氣冷羅茨真空泵由于輸送和壓縮氣體而產生熱量，這些熱量需要從轉子散發到外殼。但在低壓下，氣體的傳導和對流性能差，使轉子吸收的熱量不易散發，導致轉子溫度始終高于殼體溫度。
由于轉子的熱膨脹，使轉子與轉子之間、轉子與泵殼之間的間隙減小，特別是在壓差也很大時，尤為嚴重，甚至造成轉子卡死和損壞泵。為了使氣冷羅茨真空泵在較高的壓差下工作，為擴大使用范圍，增加泵的可靠性，需要盡量將轉子產生的熱量散發出去，即對轉子進行冷卻。
為了理解空冷的本質，我們先來看看氣冷羅茨真空泵排氣側的氣體流動。在氣冷羅茨真空泵中，吸入氣體的壓縮過程不是連續的，而是突然的。吸入的氣體隨著轉子的旋轉被封閉在空腔內，隨著轉子的旋轉，空腔內的氣體突然與排氣口連通。
由于排氣側的氣體壓力較高，排氣口的氣體沖回腔體，然后隨著轉子的旋轉被排出泵外。在這樣的過程中，兩個轉子在每一轉中總共執行四個排氣過程。
由上述氣流可以推測，如果每次沖回氣冷羅茨真空泵泵腔的氣體是冷的，高溫的泵腔可以吸收大量的熱量，而這些吸熱氣體在轉子的連續壓縮中放電，從而達到轉子冷卻的目的。
風冷采用上述原理。在氣冷羅茨真空泵的排氣口安裝密集的散熱片。散熱片采用冷水管冷卻，或直接在泵的排氣口安裝冷卻水管，使排氣口的氣體得到冷卻。這種冷卻方式可以有效消散氣冷羅茨真空泵轉子在壓縮氣體中產生的重量。而且排氣壓力高時，由于氣體分子密度高，導熱性能更好，冷卻效果更好。