1磁悬浮制冷压缩机的简要回顾

1磁悬浮制冷压缩机的简要回顾

磁悬浮离心式制冷压缩机从最初的研究到现在，已经有18年的时间。目前，磁

悬浮制冷压缩机已经开始大批量的投入到实际应用中。

磁悬浮制冷压缩机最早是在1993年在澳大利亚墨尔本开始研究的，领导这项技

术研究的就是发明了M ULTISTACK模块化冷水机组的RON CONRY先生。其实，他对磁悬浮压缩机的设想，最初也是从他发明的模块化冷水机组开始。RON CONRY先生完成

模块化冷水机组的发明后，也在致力于不断提高模块化冷水机组的效率。虽然模块化

冷水机组和传统的大型整体式冷水机组相比，大大改善了部分负荷下机组的制冷效率，

达到了节省全年耗电量的效果，但是，对一部分顾客来说，在那个时候，他们还不能

完全意识到改善冷水机组部分负荷运行时的效率，对节省耗电量更加重要这样的事实，

他们在进行冷水机组选择的时候，还是会比较关注冷水机组满负荷运行的效率。因此，RON CONGY先生基于这样的情况而引发了为模块化冷水机组研究一种更加高效的小

型化制冷压缩机的想法，以使模块化冷水机组不仅在部分负荷下有高于常规冷水机组

的效率，在满负荷运行时，也具有至少不低于大型整体式常规冷水机组的效率水平，

这就是磁悬浮压缩机最早构思的由来。

从1993年，磁悬浮压缩机随着研究的进程，技术不断进化发展，项目本身也历经了很多变化，最早在澳大利亚墨尔本作为MULTISTACK的一个部分，后来获得加

拿大魁北克政府的资助，整个项目迁移到加拿大蒙特利尔继续进行，再到后来，磁悬

浮压缩机的技术已经基本成熟时，DANFOSS以合资的形式加入进来，并最终演变为DANFOSS．TURBOCOR公司，开始磁悬浮压缩机的规模化生产制造。DANFOSS合资后，反过来也促进了磁悬浮压缩机技术和产品品种的进一步提升，从最初单一规格的压缩

机，已经发展到了可以分别应用于水冷型冷水机组和风冷型冷水机组的多种规格的压

缩机系列。

2磁悬浮制冷压缩机的主要特点

磁悬浮压缩机主要组成部分包括铝合金精密铸造压缩机机体、两级压缩的离心叶

轮、永磁体材料制成的一体化电动机转子／驱动轴、无刷直流电动机、电磁轴承、可调

节的吸气导向叶轮、AC／DC电源转换系统、电磁轴承控制系统、软启动控制系统等。

磁悬浮压缩机最主要的特征是采用了电磁轴承取代传统的机械轴承。在各种形式的大型制冷压缩机中，离心式压缩机最具有效率优势。但是，从原理

上来说，离心式压缩机做大容易做小难，其原因在于：离心式压缩机是通过离心叶轮

的高速旋转，将气体制挣剂加速到一定脱离速度，获得足够的动能，然后在扩压腔里，气体制冷剂完成动能向势能的转化，使制冷剂获得足够高的捧气压力。因此。获得足

够高的脱离速度，是离心式压缩机正常工作的关键所在。要达到足够的脱离速度，逢

经通常在于三种方式：(1)提高叶轮的旋转速度；(2)加大叶轮尺寸l(3)多级压缩；

提高叶轮的旋转速度会受到电动机、传动机构以厦机械轴承等的限制，加大叶轮尺寸无形增大了压缩帆的体积，井只适用于犬容量的压缩机，多级压缩也同样会加大

压缩机的尺寸，并且，会增加压缩机的复杂性，影响压缩机的效率。所以，以传统的方式实现离心压缩机的小型化几乎是天方夜谭，不可能的事情。

而磁悬浮压绾机独辟蹊径，以电磁轴承替代机械轴承，打破了转速的限制，可以用一个小直径的叶轮t通过高选10．000 RPM以上的高速旋转，获得足够的脱离速度。彻底实现了离心压缩机的小型化．RON CONRY先生等研发圃队在碰悬浮压缩机发展过

程中，关链的突破就在于将咀前只是用在航天领域的昂贵到几乎高不可及的磁悬浮轴

承技术，在保持高技木品质的同时，发展成为能够以平民化的价格进行工业化生产。应用到昔通民用产品中。

正是由于碰悬浮压缩机应用了电磁轴承，所以，压缩帆内没有了机械摩擦，压缩

机不再蔼妥润滑油和润滑系统，使压缩机的效率大大提高。

磁悬浮压缩机的另一大特点就是将高度的数字化技术结合到了压缩机中。为了确

保电磁轴承的工作，压缩机带有高度精确的电磁轴承测量和控制系统。同时，为了使

压缩机获得足够的旋转速度，压缩机电机采用了直流变频电动机，压缩机将交流电转

化为高频的直流电供给直流电机，并通过变频调节，调节压缩机的制冷输出，而电源

转换和变频调节控制系统也是压缩机的一部分。直流变频运行同时还带来软启动的好

处，压缩机通过专门的软启动控制模块，使压缩机的启动电流仅仅为6．8A。

所以，从某种意义上来说，磁悬浮压缩机已经大大不同于传统的机械产品，它是

整合了高科技的电磁轴承测量与控制系统、交流／直流变频电源转换与管理系统、软启

动控制系统等在内数字化电器产品。在压缩机的控制系统中甚至还包括了冷水机组的

控制功能，它甚至可以不用借助于专门的冷水机组控制电脑，就可以根据冷冻水的温

度控制压缩机的转速、电子膨胀阀等，直接控制冷水机组的运行。

3 磁悬浮冷水机组的发展情况

磁悬浮冷水机组由于其固有的高效率、低噪声等优点，在欧美市场的应用快速增

长。目前，全球共有接近20个采用DAN FOSS．TURBOCOR磁悬浮压缩机生产制造冷水机组的制造商，其中包括MULTISTACK、M cQua ry、Powerpax、Claimaveneta等主要的制冷空调产品制造商。这些制造商主要分布于北美和欧洲，DAN FOSS．TURBOCOR每年生产制造的压缩机有近90％应用于欧美两地市场。在中国，由于对磁悬浮冷水机组还

处于价值认知期，因此，虽然已经有越来越多的人关注磁悬浮冷水机组，但是，和北

美及欧洲相比，接受和普及程度远远低于上述两个地区，这和中国作为制冷空调产品

的生产和消费大国远远不相称。

由于磁悬浮压缩机不需要润滑油，不需要考虑压缩机的回油和油平衡，并且，如

下图所示，直流变频运行的磁悬浮压缩机在部分负荷时具有更好的运行效率，因此，

在各制造商生产制造的磁悬浮冷水机组产品中，基本上都是采用满液式蒸发器、多压

缩机并联系统、压缩机并行运行的机组。这种结构形式的冷水机组优点在于：部分负

荷时，只要压缩机工作的压缩比不在会使压缩机发生喘振的区域，都可以让每台压缩

机以相同的负荷均衡并行运行，这样可以更好的发挥压缩机部分负荷下的效率优势，

提高机组部分负荷的运行效率。

但多压缩机并联和并行运行的冷水机组，在只有部分压缩机运行，冷水机组加载

需要待机关闭下的压缩机切入运行时，首先需要将运行中的压缩机转速降低到允许的

切入压缩比，才能启动新的一台压缩机，所以，在这种情况下的负荷加载，可能会引

起短时间的冷冻水温度波动。

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只有MULTISTACK提供两种类型的碰悬浮冷水机组．一种为采用满液式蒸发嚣的

整体式机组，另一种为模块化磁悬浮冷水机组。正如前面所讲，采用多压缩机并联的满液式冷水机组，通过并行运行的方式，可以在部分负荷时最大限度的发挥磁悬浮压

缩机的效率优势。但在现有的客户群中．有一部分需要替换IEI机组的用户，或者超高层建筑物的上区，整体式的机组进入原有的机房存在比较大的困难，用整体式的机组

替代旧机组或搬上超高层的上区机房，会产生过高的费用，而这一部分客户同样具有

用上高效率的磁悬浮冷水机组的渴求。而模块化磁悬浮冷水机组恰好可队以较低的代价满足这一部分客户的愿望。模块化冷水机组本身是MU LTISTACK的技术专利。结舍磁悬浮压缩机的特点，