电机以往所使用的冷却方式(包括空冷、氢冷和水冷)从热学原理上来讲都是利用介质的比热吸热从而带走热量。而蒸发冷却从热学原理上是利用流体沸腾时的汽化潜热带走热量。这种利用流体沸腾时的汽化潜热的冷却方式就叫做"蒸发冷却"。由于流体的汽化潜热要比流体的比热大很多，所以蒸发冷却的冷却效果更为显著。其中管道内冷式蒸发冷却的基本原理是：当电机绕组空心导体内部通以冷却液体，液体进入导体后，吸收损耗产生的热量，温度逐渐升高。当液体的温度达到压力所对应的饱和温度时，就改变其物理状态而沸腾汽化，带走热量，冷却电机。定子自循环蒸发冷却系统如图1，它利用立式水轮机本身的结构特点在存在密度差的情况下可以实现无泵自循环。
其原理是：当空心导体内的冷却介质吸收空心导线损耗所发散的热量逐渐汽化形成汽液混合物，其密度低于回液管中的单相液体密度，在重力加速度的作用下产生流动压头，克服整个冷却回路的阻力损失，维持系统循环。