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研究生： 劉勝富
論文名稱： 壓電風扇的散熱性能研究
An Experimental Investigation of the Thermal Performance of Piezoelectric Fans
指導教授： 許文震
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 97
中文關鍵詞： 壓電風扇 、電子散熱 、熱對流
外文關鍵詞： piezoelectric fan, electronics cooling, convection
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    • 壓電風扇是一種微型的散熱元件，具有體積小、功耗低、噪音低等優點，一般認為適合應用在小型電子產品上。本文主要是利用實驗的方法去探討: 1. 壓電風扇規格參數 (包括:尖端位移、共振頻率、扇葉寬度) 與散熱性能間的關係，2. 壓電風扇的擺放方式 (包括: 擺放角度、擺放高度與擺放深度) 對散熱效能的影響。實驗結果顯示散熱性能隨著尖端位移、共振頻率與扇葉寬度增加而上升，並且尖端位移的重要性大於共振頻率，而共振頻率又大於扇葉寬度的重要性，同時，壓電風扇具有讓熱源溫度比自然對流條件低38○C 的散熱能力。此外，實驗結果也顯示出擺放的方式也是影響熱傳性能相當的重要參數，若壓電風扇水平擺放時，最佳的擺放深度為0.5，即壓電風扇的扇葉尖端置於熱源中心上方，然而當壓電風扇垂直擺放時，最佳的擺放深度則變為0.25，即覆蓋在熱源上方的扇葉長度為熱源邊長的1/4的位置。此外，壓電風扇的散熱性能會隨著擺放高度增加而下降，其中，當壓電風扇垂直擺放時，其散熱性能隨高度增加而下降的幅度較明顯。

    摘要….. I ABSTRACT II 誌謝….. III 目錄….. IV 表目錄.. VII 圖目錄.. VIII 符號說明 X 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 研究目的 6 第二章 實驗原理 7 2.1 壓電材料 8 2.1.1 壓電效應 8 2.1.2 壓電方程式 10 2.1.3 壓電材料種類 14 2.2 機械振動系統 15 2.2.1 振動理論介紹 15 2.2.2 壓電風扇的振動型態 17 2.3 流場分析 25 2.4 熱平板向上之自然對流現象 28 第三章 實驗設備與量測方法 30 3.1 壓電風扇的製作 31 3.1.1 壓電風扇材質選擇與注意事項 31 3.1.2 自製壓電風扇的詳細規格 35 3.2 壓電風扇尖端位移與功耗的量測系統 37 3.2.1 尖端位移與功耗量測系統設備簡介 37 3.2.2 實驗步驟 40 3.3 散熱實驗系統 42 3.3.1 散熱實驗系統設備配置 42 3.3.2 實驗步驟 48 3.3.3 數據處理 49 3.4 壓電風扇的流場觀測系統 51 第四章 結果與討論 53 4.1 壓電風扇尖端位移與功耗量測實驗 53 4.1.1 共振頻率與尖端位移量測結果 54 4.1.2 壓電風扇功耗量測結果 58 4.2 不同的壓電風扇之散熱性能量測實驗 60 4.2.1 自然對流熱傳實驗結果 60 4.2.2 壓電風扇規格參數對散熱性能的影響 63 4.2.3 壓電風扇熱傳實驗結果因次分析 76 4.3 壓電風扇在不同擺放深度之熱傳實驗結果 81 4.4 壓電風扇在不同擺放高度之熱傳實驗結果 89 第五章 結論與建議 91 5.1 結論 91 5.2 建議 92 參考文獻 94 附錄……………………………………………………………………..95 A. 因次分析 95

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