气冷罗茨真空泵的传热是由气体的输送和压缩产生的，热量由转子传递到外壳上。但是，低气压时，气体的传热和对流性非常差，致使转子吸收的热量不容易散失，造成转子温度总是高于外壳。因为转子的热膨胀，使得转子和转子之间的间隙变小，尤其是压差大时，尤其是转子卡死，甚至出现转子卡死、泵损坏的情况。要使罗茨真空泵能在较高压力差下工作，扩大使用范围，提高泵的可靠性，就必须采取措施把热发散出去，即把转子冷却。

气冷罗茨真空泵在泵腔中有两个对称的转子，旋翼有二、三、四个叶片，本机为双转子式真空泵。转子相对转动，轴端齿轮带动同步转动，旋翼和泵腔之间没有接触，转子间隙一般在0.15-1.0mm之间。泵室采用间隙密封。

气冷罗茨真空泵由于泵腔转子可以高速运转，一般在1500-3000r/min，不产生摩擦，不需润滑，实现了不需油清洗的抽水过程。泵体无往复运动部分，动平衡性能好。气冷式罗茨真空泵运转平稳，转速高，体积小，可达到较大的速度。

当前，国内外气冷罗茨真空泵大都是水平式结构，顶部有进气口，底部有出风口。这类罗茨真空泵具有低重心水平、高速稳定性好的双转子通过一对高精度齿轮同步转动。气冷式罗茨真空泵多采用直驱驱动，大泵采用带式驱动。大多数电动机和传动齿轮位于转子轴两侧，安装拆卸方便。传动轴传递力矩大，轴与转子应牢固结合，轴应有足够的强度和刚度。罗茨真空泵的密封很重要。驱动轴的凸起、转子轴承和泵腔都设置有动密封，泵腔及各端盖都有静密封。

为了防止气冷罗茨真空泵的误操作，一般设置旁通安全阀。针对罗茨真空泵的特殊要求，齿轮箱体、轴承和泵腔之间可以分成独立结构。

在压缩时，气冷罗茨真空泵产生的热量传递到转子和泵体。泵体内的热量很容易散失到周围大气中，因为转子难以向泵外输送热量。所以，转子和泵体之间存在温差。转子热膨胀增大。随着负荷的增加，转子的膨胀间隙消失并堵塞。气冷式罗茨真空泵就这样诞生了，它利用冷却的气体或空气直接冷却热转子，减小了转子与泵壳的温差，提高了气冷罗茨真空泵的耐热性能。