Una máquina síncrona híbrida de rotor dual con doble estator y modo dual tipo vernier para aplicaciones de velocidad variable

Por qué importa el motor de una lavadora

Oculto dentro de cada lavadora automática hay un motor eléctrico que debe mover con suavidad ropa pesada y empapada a baja velocidad y luego hacer girar el tambor a alta velocidad para extraer el agua. Hacer ambos trabajos de forma eficiente, silenciosa y económica es más difícil de lo que parece. Este artículo describe un nuevo tipo de motor que puede alternar entre una personalidad potente para el lavado y otra rápida y ahorradora de energía para el centrifugado dentro de un único diseño compacto, lo que promete facturas de energía más bajas y menos materiales raros y costosos.

Dos trabajos muy diferentes en una sola máquina

Las lavadoras recorren dos etapas principales. Durante el ciclo de lavado, el tambor gira despacio pero debe aportar un gran par torsor para mover la ropa empapada. Durante el ciclo de centrifugado, el tambor rota muy rápido, pero necesita menos fuerza y una eficiencia muy alta para evitar desperdiciar electricidad y el sobrecalentamiento. Hoy en día, los fabricantes suelen elegir entre motores de inducción tradicionales, que son baratos pero ineficientes, y motores de imanes permanentes, que son eficientes pero dependen de imanes de tierras raras caros y pueden tener dificultades a velocidades muy bajas. El nuevo diseño pretende capturar lo mejor de ambos mundos, además de ser más fácil de mantener y menos dependiente de materiales escasos.

Un motor, dos carcasas y un rotor inteligente

La máquina propuesta utiliza una disposición inusual: dos carcasas estacionarias (estatores) que rodean un único anillo intermedio giratorio (rotor). El estator exterior funciona en un estilo “engranado” que produce de forma natural un elevado par a baja velocidad, ideal para el ciclo de lavado. El estator interior actúa como un motor síncrono clásico de alta eficiencia impulsado por imanes permanentes en la cara interior del rotor, ideal para el ciclo de centrifugado rápido. El rotor incorpora tanto un conjunto de muchos dientes finos para la interacción exterior como un patrón de imanes más sencillo para la interacción interior, de modo que la misma pieza giratoria puede servir a ambos modos sin cambiar hardware.

Potencia sin escobillas y sin piezas de desgaste extra

Las máquinas convencionales con rotor bobinado necesitan contactos eléctricos deslizantes, llamados escobillas y anillos rozantes, para alimentar las bobinas del rotor. Estas piezas se desgastan, producen chispas y requieren mantenimiento. En este diseño, el estator exterior aloja dos bobinados distintos: uno principal trifásico que genera la fuerza de giro, y un bobinado auxiliar más pequeño que crea un patrón magnético de baja frecuencia especial. A medida que el rotor gira a través de este patrón, una bobina dedicada en el rotor capta una corriente alterna, que se convierte de inmediato en corriente continua mediante un pequeño rectificador montado en el propio rotor. Esa corriente continua alimenta entonces el bobinado de campo principal del rotor, todo sin contacto eléctrico físico. En efecto, la máquina “carga” el magnetismo de su rotor de forma inalámbrica mientras funciona.

Adaptando el motor a los ciclos de lavado y centrifugado

Los autores simulan el comportamiento del motor en ambos modos usando modelos informáticos detallados. En el modo de lavado a baja velocidad, la sección exterior de estilo vernier produce alrededor de 20 newton-metro de par tras su refinamiento, más del doble que un diseño de referencia reciente, con una eficiencia de alrededor del 77%. Inicialmente el par era bastante irregular, pero el equipo redujo esta “ondulación de par” sesgando ligeramente los dientes del rotor, sacrificando solo una pequeña fracción del par medio. En el modo de alta velocidad para centrifugado a 1200 revoluciones por minuto, solo se energiza la sección interior de imán permanente. Aquí el motor entrega alrededor de 5,9 newton-metro de par con una rotación muy suave y una eficiencia impresionante de aproximadamente el 95%, muy superior a la de máquinas solo vernier comparables a velocidades similares.

Qué podría significar esto para los electrodomésticos

Al combinar dos estilos de funcionamiento en una estructura compartida, este motor de doble modo y doble estator puede comportarse como un potente trabajador de baja velocidad durante el lavado y como un corredor delgado de alta velocidad durante el centrifugado. Usa relativamente poco material de imán permanente, evita escobillas y anillos rozantes, y aún así satisface las exigentes necesidades de par y eficiencia de las lavadoras modernas. Para los usuarios cotidianos, eso podría traducirse en un funcionamiento más silencioso, menor consumo de energía y electrodomésticos más duraderos, mientras que los fabricantes ganan flexibilidad para cumplir normas de eficiencia exigentes sin depender en gran medida de materiales magnéticos escasos.

Cita: Ali, S., Ali, Q., Munir, H.M. et al. A dual-mode dual-stator hybrid rotor synchronous and vernier machine for variable speed applications. Sci Rep 16, 10315 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40821-y

Palabras clave: motor para lavadora, accionamiento de velocidad variable, rotor sin escobillas, máquina vernier, electrodomésticos energéticamente eficientes