CN111293951A - 振动发生装置、振动发生方法和潜水器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种振动发生装置，由电机和控制器组成；其中，控制器与电机电性连接，为电机提供电能激励，控制器在电能激励中叠加振动激励信号，电机响应于振动激励信号而产生振动。一种潜水器，包括前述的振动发生装置。一种应用于振动发生装置的振动发生方法，振动发生装置由电机和控制器组成，振动方法包括：控制器在对电机提供的电能激励中叠加振动激励信号；电机响应于振动激励信号，使电机的转子和定子之间的扭矩发生震荡以产生振动。

Description

振动发生装置、振动发生方法和潜水器

技术领域

本申请属于电机控制领域，特别涉及一种基于电机的振动发生装置，一种基于电机的振动发生方法和一种利用电机产生振动的潜水器。

背景技术

在设备故障、电池电量不足或者用户进行不当操作等情况发生时，潜水器需要向用户发出报警信息。本申请的发明人发现，目前，潜水器一般通过图像传递报警信息。

本申请的发明人还发现目前的振动发生装置一般包括电机和偏心轮，或者包括电机和偏心块。在这种振动发生装置中，只要电机转动，就一定会产生振动。所以这种振动发生装置中的电机不能兼做其他用途。采用这种振动发生装置的潜水器或者其他设备，则需要额外增加一个电机。这样会增加潜水器或其他设备的制造成本和结构复杂度。

发明内容

本申请的一个实施例提供了一种振动发生装置，该振动发生装置由电机和控制器组成；其中，所述控制器与所述电机电性连接，为所述电机提供电能激励，所述控制器在所述电能激励中叠加振动激励信号，所述电机响应于所述振动激励信号而产生振动。

根据对电机的电气模型分析可以得到，一般的电机均属于二阶系统，而二阶系统的阶跃响应一般为阻尼振荡。现有的电机控制技术一般为抑制上述阻尼振荡的效果，以避免由此带来的电机振动以及由该振动带来的不良影响。

但是，本申请的发明人发现可以利用电机的上述特点，提供本振动发生装置，通过在控制器输出电能激励中叠加振动激励信号，促使电机的多个物理量振荡。所述多个物理量振荡包括电机电枢所产生的电磁扭矩振荡。电磁扭矩的振荡则可以通过力的形式，传递给整个电机以及与该电机机械连接的设备或者设备组成部分，从而造成该电机以及与该电机机械连接的设备或者设备组成部分发生振动。

由于该振动发生装置不包含偏心轮和偏心块，使得该振动发生装置的结构相对简单，成本相对低廉。同时，由于该振动发生装置不包含偏心轮和偏心块，所以该振动发生装置的振动发生过程为可控过程。即，该振动发生装置中的电机可以做相对平稳的转动，也可以做具有一定振动幅度的转动。由此，该振动发生装置既可以产生振动还可以兼职完成其他工作，比如说兼做设备的动力输出。对于那些需要使用电机做振动以外的工作的设备(比如：潜水器需要电机提供动力)来说，如果采用本振动发生装置，则可以利用本振动装置中的电机完成所需的振动以外的工作。由此，可以节约一个电机，从而使得该设备结构进一步简化，成本进一步降低。

本申请的一个实施例提供了一种潜水器，包括前述的振动发生装置。

该潜水器还可以包括螺旋桨和电池；其中：所述螺旋桨与所述振动发生装置中的电机机械连接；所述电池与所述振动发生装置中的控制器电性连接。

该潜水器中的振动发生装置的振动传导机构可以包括壳体，所述壳体与所述电机连接，且所述壳体设置有握持部。

当潜水器不需要传递信息时，振动发生装置中的控制器输出相对平稳的电能激励，使得电机进行相对平稳的旋转。该电机的旋转带动螺旋桨旋转而产生动力。用户可以双手握住握持部，借助螺旋桨旋转产生的动力在水下潜行。

当该潜水器需要传递信息时(比如：发生设备故障、电池电量不足或者用户做不恰当操作时)，所述振动发生装置中的控制器可以输出叠加振动激励的电能激励。该振动激励引起振动发生装置中的电机振动。该振动通过壳体传导，并经过壳体中的握持部，通过触觉传递给用户，进而产生提示信息。

通过振动产生的提示信息可以被用户在水下清晰地感知。此时，用户可以及时进行相应地处理。在潜水器检测到自身发生异常时，比如电池电量不足或者设备故障。潜水器可以驱动所属振动发生装置产生振动。用户可以在感知到潜水器发生振动后，可以及时做出相应处理，比如浮出水面或者纠正危险操作。从而避免危险发生。同时，在该振动发生装置产生振动的同时，该振动发生装置中的电机依然可以带动螺旋桨旋转，而产生动力辅助用户水下潜行。

由于该潜水器的动力输出装置和振动发生装置采用同一套电机和控制器，省去了一个电机和一个控制器。使得该潜水器的结构相对简单、成本相对低廉。同时，由于在水下，利用振动通过触觉传递信息的方式更容易被用户更容易感知。因此，使用该潜水器进行水下潜行的用户可以更安全。

一种应用于前述振动发生装置的振动发生方法，该振动发生装置由电机和控制器组成，所述振动方法包括：所述控制器在对所述电机提供的电能激励中叠加振动激励信号；所述电机响应于所述振动激励信号，使电机的转子和定子之间的扭矩发生震荡以产生振动。

通过该方法，利用前述振动发生装置，可以可控地产生振动。该振动发生方法需要的设备结构简单，成本低廉。同时采用该方法的振动发生装置中的电机，还可以进行相对平稳的转动。使得采用该方法的振动发生装置中的电机和控制器可以兼做其他用途。当一个采用本振动发生方法的设备还需要电机实现振动以外功能时，该设备可以采用本方法所应用的振动装置中的电机完成该振动以外的功能，从而可以降低该设备的复杂度和生产成本。

附图说明

图1为本申请所提供的一个实施例，示出了振动发生装置1000的组成示意图。

图1a为图1所示出的振动发生装置1000中的电机M1的电气模型的原理示意图。

图1b为图1所示出的振动发生装置1000中的电机M1的阶跃响应示意图。

图1c为图1所示出的振动发生装置1000中控制器P1的电能激励输出为脉宽调制输出时的控制器P1输出的电压输出波形示意图。

图1d为图1所示出的振动发生装置1000中，电机M1为直流无刷电机且控制器P1输出为电压幅值控制输出时，控制器P1电压输出波形示意图。

图2为本申请所提供的一个实施例，示出了振动发生方法2000的流程示意图。

图2a为图2所示出的振动发生方法2000中，控制器P1的电能激励水平W的一种波形示意图。

图2b为图2所示出的振动发生方法2000中，电机M1响应于图2a所示电能激励，电机M1的电枢所产生的电磁扭矩T_E的波形示意图。

图2c为图2所示出的振动发生方法2000中，控制器P1的电能激励水平W的一种波形示意图。

图3为本申请所提供的一个实施例，示出了潜水器4000的组成示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，有关“振动发生装置、振动发生方法和潜水器”，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不偏离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，予以声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的技术范围。

如图1所示，为本申请所提供的一个实施例，振动发生装置1000的组成示意图。振动发生装置1000由电机M1和控制器P1组成。

其中，电机M1可以为单相永磁直流电机。电机M1的定子(未示出)作为固定端，与非运动部件机械连接，比如，设备壳体、底板、墙壁等。电机M1的转子(未示出)作为转动端，通过电机转轴与可转动的部件机械连接，比如齿轮、轴和螺旋桨等。

控制器P1与电机M1电性连接，为电机M1提供电能激励，该电能激励输出可以表现为电压幅值控制输出。此情况下，该电能激励水平W可以为电机M1的电枢(未示出)两端电压U(未示出)。

如图1所示，I为电机M1电枢的电流；ω为电机M1的转子相对于定子的机械转速；T_E为电机M1电枢产生的电磁转矩；T_L为电机M1的转子所受到的阻力扭矩。在振动发生装置1000中阻力扭矩T_L可以为常数。

如图1a所示，为电机M1的电学模型。该模型是对电机M1根据理想情况的简化，即，在忽略转子与所连接器件之间的机械间隙、永磁体的退磁等因素影响时的等效电路。

R为电机M1的电枢电阻；L为电机M1的电枢电感；U为电机M1电枢两端电压；E为电机M1因转子相对定子转动而产生的反电动势。该电学模型的数学模型如下所示：

I×R+L×dI/dt＝U-E (1)

J×dω/dt＝T_E-T_L (2)

E＝C_e×ω (3)

T_E＝C_m×I (4)

上述公式中，J为转动惯量，包括电机M1的转子的转动惯量以及与电机M1转子所连接的部件的转动惯量在电机M1转子的转轴上的归算值；C_e为电机M1的电动势系数；C_m为电机M1的扭矩系数。

对(1)(2)进行拉布拉斯变换得到

I×(R+L×S)＝U-E (5)

J×ω×S＝T_E-T_L (6)

把(3)(4)带入(5)(6)并求解关于I，E的方程可以得到

式(7)、(8)为振动发生装置1000中电机M1的传输函数。从(7)、(8)可以看到振动发生装置1000中的电机M1为标准的二阶系统，其阶跃响应如图1b所示。

由于E和ω成正比例关系，可以用同一条曲线来示意。T_E和I成正比例关系，可以用同一条曲线示意。从图1b中可以看到，电机M1的阶跃响应为阻尼震荡，其阻尼比和震荡周期与电机的电气特性和机械特性相关。该震荡引起的振动属于本征振动，该震荡的周期为该电机的本征振动周期T，满足式(9)。电机M1的谐振频率为1/T。

以上为一般电机的固有特性。在现有的电机的控制技术中，电机的控制技术主要为抑制电机的上述特性，从而避免由于上述特性造成的电机及与该电机机械连接的设备或设备组件发生振动，以及避免由该振动引起的不良影响。

但是本申请的方案是利用电机的上述特性提供本振动发生装置。振动发生装置1000通过控制器P1输出叠加振动激励的电能激励，从而导致电机M1的多个物理量发生震荡，所述多个物理量包括电机M1转子和定子之间的电磁转矩T_E。

由于力的作用是相互的，电磁转矩T_E既表现为转子对定子的作用，也表现为定子对转子的作用。电机M1的转子施加于定子的电磁转矩T_E以力的形式通过紧固件传递给与电机M1机械连接的设备及组件。当电磁转矩T_E发生震荡时，该震荡以力的形式传递给电机M1以及与电机M1机械连接的设备或者设备组件，从而导致电机M1以及与电机M1机械连接的设备或者设备组件发生振动。

可选地，该振动装置还可以包括振动传导机构(未示出)，振动传导机构与电机连接，传递由电机M1产生的振动。

进一步地，振动传导装置可以包括：壳体、底板等与电机M1机械连接的机构。

可选地，振动激励可以包括：阶跃信号、冲击信号、以及波动信号等。

进一步地，控制器P1输出的振动激励包括波动信号时，该振动激励的频率组成不包含电机M1的谐振频率1/T。

作为可选方案，可以把电机M1的转子作为固定端，与非运动部件机械连接，比如设备壳体、底板、墙壁等。电机M1的定子作为转动端，与可转动的部件机械连接，比如齿轮、轴和螺旋桨等。

如图1所示，阻力扭矩T_L也可以不是常数，比如，阻力扭矩T_L可以随机械转速ω变化而变化。

电机M1还可以为单相直流他励电机。

当电机M1为单相直流电机(包括单相直流永磁电机和单相直流他励电机)时，控制器P1的输出的电能激励还可以是脉宽调制信号。如图1c所示，为控制器P1输出脉宽调制信号时控制器P1输出的电压波形图。其中，T_on为正脉冲宽度、T_off为负脉冲宽度、U_on为正脉冲时控制器P1输出的电压、U_off为负脉冲时控制器P1输出的电压。当控制器P1输出如图1c所示的脉宽调制信号时，该脉宽调制信号的等效电压U_eq可以由式(10)确定。其中，U_on和U_off为常数，U_off可以为零，U_off也可以为负数。

此时控制器P1输出的电能激励水平W可以为等效电压U_eq。

作为可选方案，电机M1还可以是单相交流电机，而控制器P1对电机M1的输出可以为电压幅值控制输出。此时，控制器P1输出的电能激励可以为单相正弦交流电压U，如式(11)所示。

U＝U_m×cos(2×π×f×t) (11)

其中，U_m为正弦交流电压U的最大值，f为正弦交流电压U的频率，t为时间。控制器P1输出的电能激励水平W可以为正弦交流电压U的最大值U_m。控制器P1输出的电能激励水平W也可以为正弦交流电压U的有效值或者平均值等，在此不做赘述。

控制器P1输出的交流电压U可以存在一定的相位偏移，交流电压U还可以叠加直流分量或者其他频率信号，交流电压U的波形也可以不是正弦波。

作为一种选择，在电机M1为单相交流电机时，控制器P1的电能激励输出还可以为脉宽调制输出。该脉宽调制输出的等效电压U_eq可以为正弦交流电压，其中U_eq可以根据该脉宽调制输出的相关参数，通过式(10)确定。等效电压U_eq可以满足式(12)。

U_eq＝U_m×cos(2×π×f×t) (12)

上式中，电压U_m为等效电压U_eq的最大值，f为等效电压U_eq的频率，t为时间。控制器P1输出的电能激励水平W可以为等效电压U_eq的最大值U_m。控制器P1输出的电能激励水平W也可以为等效电压U_eq的有效值或者平均值等，在此不做赘述。

控制器P1输出脉宽调制信号的等效交流电压U_eq可以存在一定的相位偏移，等效交流电压U_eq还可以叠加直流分量或者其他频率信号，等效交流电压U_eq的波形也可以不是正弦波。

作为一种选择，电机M1为直流无刷电机也可以是而控制器P1的电能激励输出可以为电压幅值控制输出。如图1d所示，控制器P1输出的电能激励可以为三相对称的方波信号U_a、U_b、U_c。每一相方波信号的宽度可以为方波信号周期的一半，每一相方波信号的波顶电压为U_m，波谷电压可以为零。每两相方波信号的相位差可以为方波信号周期的三分之一。

此时，电能激励水平W可以为每一相方波信号的波顶值U_m。

控制器P1输出的三相电压U_a、U_b、U_c的波谷电压也可以是小于U_m的正值或者负值。控制器P1输出的三相电压U_a、U_b、U_c也可以是对称的梯形波信号或者其他波形信号，控制器P1输出的三相电压U_a、U_b、U_c还可以叠加直流信号，控制器P1输出的三相电压U_a、U_b、U_c也可以是三相不对称的电压信号。

可选地，在电机M1为直流无刷电机时，控制器P1的电能激励输出也可以为脉宽调制输出。此时，控制器P1输出的电能激励可以为三相脉宽调制信号，所述三相脉宽调制信号的三相等效电压信号U_aeq、U_beq、U_ceq可以为三相对称的方波电压信号，与图1d中的三相电压U_a、U_b、U_c相似。三相等效电压信号U_aeq、U_beq、U_ceq的波顶为U_m，波谷可以为零。其中，U_aeq、U_beq、U_ceq可以根据三相脉宽信号相关参数，利用公式(10)确定。

控制器P1输出的电能激励水平W可以为三相等效电压U_aeq、U_beq、U_ceq的波顶电压U_m。

控制器P1输出的三相脉宽调制信号的等效三相电压信号的波谷电压也可以是小于U_m的正值或者负值。控制器P1输出的三相脉宽调制信号的等效三相电压信号也可以是对称的梯形波信号或者其他波形信号，控制器P1输出的三相脉宽调制信号的三相等效电压信号U_aeq、U_beq、U_ceq还可以叠加直流信号，控制器P1输出的三相脉宽调制信号的三相等效电压信号U_aeq、U_beq、U_ceq也可以是三相不对称的电压信号。

可选地，电机M1也可以为三相交流电机，控制器P1的输出也可以为电压幅值控制输出。此时，控制器P1输出的电能激励可以为对称的三相交流电压U_a、U_b、U_c，满足以下关系：

U_a＝U_m×cos(2×π×f×t) (13)

U_b＝U_m×cos(2×π×f×t-120°) (14)

U_b＝U_m×cos(2×π×f×t+120°) (15)

其中U_m为三相交流电压U_a、U_b、U_c的最大值，f为三相交流电压U_a、U_b、U_c的频率，t为时间。这里U_b相对于U_a滞后120°，U_c相对于U_a超前120°。控制器P1输出的电能激励水平W则可以为三相交流电压U_a、U_b、U_c的最大值U_m。控制器P1输出的电能激励水平W也可以为三相交流电压U_a、U_b、U_c的有效值或者平均值。

控制器P1输出的三相交流电压U_a、U_b、U_c中，U_b也可以相对于U_a超前120°，U_c相对于U_a滞后120°。U_a、U_b、U_c亦可以存在一个相同的相位偏移。三相交流电压U_a、U_b、U_c还可以为三相不对称的交流电压，比如三相交流电压U_a、U_b、U_c各不相同、三相交流电压U_a、U_b、U_c之间的相位差不是120°。控制器P1输出的三相交流电压U_a、U_b、U_c的波形也可以不是正弦波。三相交流电压U_a、U_b、U_c也可以叠加直流信号，或者其他频率信号。

可选地，电机M1为三相交流电机时，控制器P1的输出可以为脉宽调制输出。此时，控制器P1输出的电能激励可以为三相脉宽调制信号，所述三相脉宽调制信号的三相等效电压U_aeq、U_beq、U_ceq可以根据三相脉宽信号相关参数，利用公式(10)确定。三相等效电压U_aeq、U_beq、U_ceq可以满足以下关系：

U_aeq＝U_m×cos(2×π×f×t) (16)

U_beq＝U_m×cos(2×π×f×t-120°) (17)

U_beq＝U_m×cos(2×π×f×t+120°) (18)

其中，电压U_m为三相脉宽调制信号的等效三相电压U_aeq、U_beq、U_ceq的最大值，f为三相等效电压U_aeq、U_beq、U_ceq的频率，t为时间。这里U_beq相对于U_aeq滞后120°，U_ceq相对于U_aeq超前120°。控制器P1输出的电能激励水平W可以为三相等效电压U_aeq、U_beq、U_ceq的最大值U_m。控制器P1输出的电能激励水平W可以为三相等效电压U_aeq、U_beq、U_ceq的有效值或者平均值。

控制器P1输出的三相脉宽调制信号的等效三相交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq中，U_beq也可以相对于U_aeq超前120°，U_ceq相对于U_aeq滞后120°。控制器P1输出的三相脉宽调制信号的等效三相交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq亦可以存在一个相同的相位偏移。控制器P1输出的三相脉宽调制信号的三相等效交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq也可以为三相不对称的交流电压，比如三相等效交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq各不相同、三相等效交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq之间的相位差不是120°。控制器P1输出的三相脉宽调制信号的等效三相交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq的波形也可以不是正弦波。三相等效交流电压U_aeq、U_beq、U_ceq也可以叠加直流信号，或者其他频率信号。

进一步地，电机M1还可以为伺服电机且电机M1包括电流控制器，而控制器P1输出的电能激励可以为电流指令I_cmd。电能激励水平W可以为电流指令I_cmd的数值。

更进一步地，电机M1还可以为伺服电机且电机M1包括转速控制器，控制器P1输出的电能激励为转速指令ω_cmd。电能激励水平W可以为转速指令ω_cmd的数值。

以上本申请所提供的振动发生装置1000由于不包含偏心块和偏心轮，其结构相对简单，制造成本相对低廉。而且，由于振动发生装置1000不包含偏心块和偏心轮，其振动发生过程为可控过程。即，振动发生装置1000中的电机可以进行相对平稳的转动，也可以进行有具有一定振动幅度的转动。由此，振动发生装置1000可以兼做其他功能，比如，兼做动力装置。

有些设备既需要产生振动，也需要利用电机完成振动以外的功能。对应这一类设备，如果采用振动发生装置1000，则可以利用振动发生装置中的电机M1实现所需的振动以外的功能。这样可以节约一个电机，从而使得应用振动发生装置1000设备的结构相对简单，制造成本相对低廉。

如图2所示，本申请还提供一个实施例，为一种振动发生方法2000，应用于前述任意一种振动发生装置。包含以下步骤。

步骤S210，控制器P1在对电机M1提供的电能激励中叠加振动激励信号。

步骤S220，电机M1响应于该振动激励信号，使电机M1的转子和定子之间的扭矩发生震荡以产生振动。

可选地，在步骤S220之后还可以包括步骤S230，振动传导机构(未示出)传递步骤S220产生的振动。

可选地，步骤S220产生的振动为人类可感知的振动。

可选地，步骤S210中，控制器P1输出的，叠加于电能激励的振动激励信号可以是阶跃信号，当振动激励信号为阶跃信号时，电机M1产生的振动为阻尼振动，如图1b所示。

进一步地，振动激励信号可以是电能激励水平W增加的正阶跃信号，也可以是电能激励W水平减少的负阶跃信号。

可选地，步骤S210中，控制器P1输出的，叠加于电能激励的振动激励信号可以是冲击信号。

进一步地，振动激励信号可以是电能激励水平W增加的正冲击信号，也可以是电能激励水平W减少的负冲击信号。

可选地，步骤S210中，控制器P1输出的叠加于电能激励的振动激励信号可以是波动信号。

如图2a所示，为图2所示出的振动发生方法2000中，控制器P1的电能激励水平W的一种波形示意图。图2a所示的电能激励水平波形为，在一个相对平稳的W＝(W₀+W₁)/2的电能激励中，叠加一个振动激励信号。该振动激励信号为连续的梯形波信号，该振动激励信号的波形、幅度和频率相对稳定。其中，振动激励信号的周期为T₁，振动激励信号的振幅为(W₀-W₁)/2。

如图2a所示，电机M1响应于图2a所示的振动激励信号，而由电枢(未示出)产生转子(未示出)和定子(未示出)之间的电磁扭矩T_E振荡，如图2b所示。该扭矩T_E振荡为连续的振荡，该振荡周期相对稳定，与振动激励的周期相同为T₁，该振荡的幅度受振动激励的幅度(W₀-W₁)/2和周期T₁共同影响，该振荡的相位相对于振动激励信号可以存在一定偏移。

受扭矩T_E振荡的影响，电机M1产生连续振动。该振动的周期相对稳定为T₁，该振动的强度也相对稳定，与T_E振荡幅度相关。该振动可以通过振动传导机构传递给相关传感器、用户、或者其他机构。

进一步地，振动激励信号可以是方波、梯形波、三角波、正弦波以及其他不规则波动信号。

进一步地，振动激励信号可以是波形、频率和/或振幅稳定的波动信号，也可以是波形、频率和/或振幅随时间变化而变化的波动信号。

更进一步地，振动激励的持续时间可以不同。

图2c为图2所示出的振动发生方法2000中，控制器P1的电能激励水平W的一种波形示意图。图2c所示的电能激励水平波形为，在控制器P1在所输出的电能激励中，叠加包含间歇期的振动激励信号。其中，时段T_K为间歇期。在间歇期T_K的前后，振动激励信号均表现为周期为T₁的梯形波。在间歇期T_K内，控制器P1输出的电能激励水平W相对平稳，此时电机M1产生的振动幅度逐步衰减直至相对平稳。

如图2c所示，间歇期T_K前后的振动激励信号的波形可以是方波、梯形波、三角波、正弦波以及其他不规则波动信号。间歇期T_K前后的振动激励信号的波形、频率、振幅可以相对稳定也可以随时间变化而变化。

如图2c所示，在间歇期T_K内，电能激励水平W为(W₀+W₁)/2。在间歇期T_K内，电能激励水平W也可以是波峰值W₀，还可以是波谷值W₁，或者其他控制器P1可以正常输出的电能激励水平值。

更进一步地，振动激励信号可以包含一个间歇期也可以包含两个或者两个以上间歇期。

更进一步地，振动激励信号所包含的间歇期时间长度可以不同。

可选地，步骤S210之前，还可以包括：步骤S205控制器P1接收触发信号。相应地，步骤S220可以换成是：控制器P1根据预设条件，响应于前述触发信号，在对电机M1提供的电能激励中叠加预设频率、频率变化、幅度、幅度变化、持续时间和/或间歇期的振动激励信号。

对于一个设置了前述振动发生装置的设备来说，可能需要传输多种信息。该多种信息可以包括各种故障信息、电池电量不足以及各种用户不当操作提示。相应地，本振动方法也可以产生多种模式的振动，每一种振动模式可以对应一种提示信息。该多种振动模式可以通过合理设置振动激励信号的频率、频率变化、幅度、幅度变化、持续时间和/或间歇期来实现。

该多种振动模式可包括：较长时间持续振动、较短时间持续振动、幅度小的弱振动、幅度大的强振动、较高频率振动、较低频率振动、幅度渐强或者渐弱、频率渐高或者渐低。进一步地，振动可以包含有间歇期，间歇期可以长可以短。该振动可以包含一个间歇期也可以包含两个或者两个以上间歇期。比如：长振动-长间歇、短振动-短间歇、长振动-短间歇、长振动-长间歇-短振动-短间歇、等。

通过上述方法，可以利用前述振动发生装置产生振动，该振动可以通过力的方式传递，导致电机及与该电机机械连接的设备或者设备组件发生振动。由于该方法所需要的振动发生装置不包含偏心轮和偏心块，使得该方法所需的振动发生装置结构相对简单。而且由于该方法所需要的振动发生装置不包含偏心轮和偏心块，该振动发生装置中的电机既可以进行有一定幅度的振动的旋转，也可以进行相对的平稳旋转。所以该振动发生方法所需的振动发生装置可以兼做其他用途。

对于那些需要电机执行振动以外工作的设备来说，如果采用本振动发生方法产生振动，那么本振动发生方法所需的振动发生装置中的电机可以兼职完成该设备所需的振动以外的工作。由此该设备可以节约一个电机，使得该设备结构相对简单，制造成本相对低廉。

通过上述方法产生的振动，该振动的频率和幅度等属性可以简单便捷的操控。通过对振动激励的幅度、幅度变化、频率、频率变化、振动持续时间和/或间隔期的不同可以产生用户可感知差异的不同模式振动，从而实现了利用振动向用户传递多种不同信息的目的。

如图3所示，为本申请还提供一个实施例，潜水器4000的组成示意图。潜水器4000包括：

壳体1、第一电机21、第一螺旋桨31、第一控制器(未示出)、第二电机22、第二螺旋桨32、第二控制器(未示出)和电池(未示出)。

如图3所示，第一电机21与第一控制器电性连接，组成第一振动发生装置(未示出)。第一控制器可以输出叠加振动激励的电能激励，推动电机21进行带振动的转动；也可以输出不叠加振动激励的电能激励，推动电机21进行相对平稳的转动。

如图3所示，第二电机22与第二控制器电性连接，组成第二振动发生装置(未示出)。第二控制器可以输出叠加振动激励的电能激励，推动电机22进行带振动的转动，也可以输出不叠加振动激励的电能转动，推动电机22进行相对平稳的转动。电池与第一控制电性连接，同时电池还与第二控制器电性连接。

如图3所示，壳体1包括：机身11、第一动力舱121、第二动力舱122、第一握持部131、第二握持部132。第一握持部131、第二握持部132分别连接于机身11的两侧。第一动力舱121与第一握持部131连接；第二动力舱121与第二握持部131连接。机身包括电池仓111。电池设于电池仓内部。

第一电机21设于第一动力舱121内部，并与第一动力舱121连接；第一螺旋桨31与第一电机21连接。第二电机设于第二动力舱122内部，并与第二动力舱122连接，第二螺旋桨32与第二电机22连接。第一控制器与第二控制器设于机身11内部。

在本实施例中，壳体1作为振动传导机构，共用于第一振动发生装置和第二振动发生装置。当用户手握壳体1的第一握持部131和/或第二握持部132时，壳体1可以把当电机21和/或电机22产生的振动，以力的形式通过第一握持部131和/或第二握持部132传递给用户。

当潜水器不需要传递信息时，第一控制器与第二控制器均输出相对平稳的电能激励，使得第一电机21和第二电机22进行相对平稳的旋转。第一电机21带动第一螺旋桨31旋转，第二电机22带动第二螺旋桨32旋转。第一螺旋桨31与第二螺旋桨32的旋转产生动力。用户可以双手分别握住第一握持部131和第二握持部132，并借助第一螺旋桨31和第二螺旋桨32旋转产生的动力在水下潜行。

当该潜水器需要传递信息时(比如发生设备故障、电池电量不足或者用户进行不恰当操作时)，潜水器驱动所属第一振动发生装置和/或第二振动发生装置，产生振动。此时，第一控制器可以输出叠加振动激励信号的电能激励，导致第一电机21振动；第二控制器也可以输出叠加振动激励信号的电能激励，导致第二电机22振动。第一电机21、第二电机22振动或者第一电机21和第二电机22共同振动均可以导致与之机械连接的第一动力舱121和第二动力舱122振动。进而导致第一握持部131和第二握持部132发生振动。

在水下潜水过程中，用户可以相对容易地感知到该振动。此时，用户可以及时进行相应地处理。比如：在潜水器发现自身电池电量不足或者设备故障等异常时，潜水器中所包含的第一振动发生装置和/或第二振动发生装置可以产生振动。当上述振动经过第一握持部131、第二握持部132，通过触觉传递给用户时。用户可以及时察觉该提示信息，并可以及时浮出水面。或者，在用户进行危险操作时，比如用户潜行过深时，潜水器中所包含的第一振动发生装置和/或第二振动发生装置也可以产生振动。用户在感知到该振动后，可以及时纠正危险操作，从而可以避免危险发生，使得用户的水下潜行更安全。

而且，第一振动发生装置和/或者第二振动发生装置产生振动时，该第一振动装置中的第一电机21仍然可以带动第一螺旋桨31旋转；第二振动装置中的第二电机22也可以带动第二螺旋桨32旋转。第一螺旋桨31和第二螺旋桨32的旋转，仍然可以产生动力辅助用户在水下潜行。

该潜水器的振动发生装置可以产生多种不同模式的振动。比如：持续时间较长的振动、持续时间较短的振动、幅度小的弱振动、幅度大的强振动、较高频率振动、较低频率振动、幅度渐强或者渐弱、频率渐高或者渐低。再比如，振动可以包含有间歇期，间歇期可以长可以短，可以一个也可以多个。比如：长振动-长间歇、短振动-短间歇、长振动-短间歇、等。

可以预设上述每一种振动可以对应一种提示信息，进而可以利用上述不同振动模式传递多种不同的信息。该不同信息可以包括：低电量警告、剩余电量提醒、深度超限提醒、环境温度超限、潜水超时提醒、设备故障提醒、等等。利用上述多种不同模式的振动可以清晰地、准确地向用户传递多种不同信息。

由于该潜水器的动力输出装置和振动发生装置采用同一套电机和控制器，省去了一个电机和一个控制器。使得该潜水器的结构相对简单、成本相对低廉。同时，由于在水下，利用振动通过触觉传递信息的方式更容易被用户更容易感知。因此，使用该潜水器进行水下潜行的用户可以更安全。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种振动发生装置，其特征在于，由电机和控制器组成；

其中，所述控制器与所述电机电性连接，为所述电机提供电能激励，所述控制器在所述电能激励中叠加振动激励信号，所述电机响应于所述振动激励信号而产生振动。

2.根据权利要求1所述的振动发生装置，其特征在于，还包括：

振动传导机构，与所述电机连接，传递所述电机响应于所述振动激励信号而产生的振动。

3.一种潜水器，其特征在于，包括权利要求1～2所述的振动发生装置。

4.根据权利要求3所述的潜水器，其特征在于，所述振动传导机构包括壳体，所述壳体与所述电机连接，且所述壳体设置有握持部。

5.一种振动发生装置的振动发生方法，其特征在于，所述振动发生装置由电机和控制器组成，所述振动方法包括：

所述控制器在对所述电机提供的电能激励中叠加振动激励信号；

所述电机响应于所述振动激励信号，使所述电机的转子和定子之间的扭矩发生震荡以产生振动。

6.根据权利要求5所述的振动发生方法，其特征在于，所述振动发生装置还包括振动传导机构，所述方法还包括：

所述振动传导机构传递所述电机响应于所述振动激励信号而产生的振动。

7.根据权利要求5所述的振动发生方法，其特征在于，所述电机响应于所述振动激励信号而产生的振动为人类可感知振动。

8.根据权利要求5所述的振动发生方法，其特征在于，所述振动激励信号包括：阶跃信号、冲击信号和/或波动信号。

9.根据权利要求5所述的振动发生方法，其特征在于，所述振动激励信号为波动信号，所述振动激励信号的幅度和/或频率随时间变化。

10.根据权利要求5所述的振动发生方法，其特征在于，所述控制器在对所述电机提供的电能激励中叠加振动激励信号，包括：

所述控制器接收触发信号；

所述控制器根据预设条件，响应于所述触发信号，在对所述电机提供的电能激励中叠加预设频率、频率变化、幅度、幅度变化、持续时间和/或间歇期的振动激励信号。

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