气冷罗茨真空泵由于输送和压缩气体而产生热量，这些热量需要从转子散发到外壳。但在低压下，气体的传导和对流性能差，使转子吸收的热量不易散发，导致转子温度始终高于壳体温度。
由于转子的热膨胀，使转子与转子之间、转子与泵壳之间的间隙减小，特别是在压差也很大时，尤为严重，甚至造成转子卡死和损坏泵。为了使气冷罗茨真空泵在较高的压差下工作，为扩大使用范围，增加泵的可靠性，需要尽量将转子产生的热量散发出去，即对转子进行冷却。
为了理解空冷的本质，我们先来看看气冷罗茨真空泵排气侧的气体流动。在气冷罗茨真空泵中，吸入气体的压缩过程不是连续的，而是突然的。吸入的气体随着转子的旋转被封闭在空腔内，随着转子的旋转，空腔内的气体突然与排气口连通。
由于排气侧的气体压力较高，排气口的气体冲回腔体，然后随着转子的旋转被排出泵外。在这样的过程中，两个转子在每一转中总共执行四个排气过程。
由上述气流可以推测，如果每次冲回气冷罗茨真空泵泵腔的气体是冷的，高温的泵腔可以吸收大量的热量，而这些吸热气体在转子的连续压缩中放电，从而达到转子冷却的目的。
风冷采用上述原理。在气冷罗茨真空泵的排气口安装密集的散热片。散热片采用冷水管冷却，或直接在泵的排气口安装冷却水管，使排气口的气体得到冷却。这种冷却方式可以有效消散气冷罗茨真空泵转子在压缩气体中产生的重量。而且排气压力高时，由于气体分子密度高，导热性能更好，冷却效果更好。