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发电机在运行中产生的铜损耗、铁损耗和通风摩擦损耗等，基本上会转变为热能。冷却介质可将其中一部分热量带走，其余热量将引起发电机温度升高。由于发电机结构复杂，材质不均匀且有些材料的导热能力各向异性，同时转子又处于运动状态，整体而言其发热和散热过程相当复杂。发电机温度场是复杂的三维温度场，即认为热流可分解为沿轴向、径向和切向流动，温度沿这3个方向变化。
对发电机不同的运行状态，其各部分相应的发热情况也不同。不同的冷却方式，也会造成发电机温升的改变；而且当内冷线圈局部堵塞时，还可能引起局部的异常高温。温度场随发热状态不同，又可分为稳态温度场和暂态温度场，发热达到长期稳定以后，即为稳态温度场。暂态温度场描述随时间变化的温度适用于瞬变分析。
较早生产的汽轮发电机，绕组采用间接冷却，冷却介质是空气或氢气。20世纪50年代以后，直接冷却成为绕组的主要冷却方式，冷却介质主要是氢气和水。直接冷却技术的实现使得发电机单机容量成倍增长，目前国内外已经生产出百万kW级的巨型汽轮发电机。
我国运行的常规发电机的冷却方式，可分为6种基本类型，具体如下所述。
①定子、转子绕组空气外冷，铁芯空冷。一般是50 MW及以下汽轮发电机和部分水轮发电机。
②定子、转子绕组氢气外冷，铁芯氢冷。主要是30 MW，50 MW，100 MW的汽轮发电机和60 MV·A的调相机。
③定子绕组氢外冷，转子绕组氢内冷。主要是50 MW，100 MW和120 MW的汽轮发电机。
④定子、转子绕组氢内冷，铁芯氢冷。主要包括从苏联进口的200 MW汽轮发电机和上海电机厂引进美国西屋电气公司技术生产的300 MW汽轮发电机。
⑤定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷，俗称“水氢氢”，是我国目前应用最多的冷却方式。国产的大批200 MW汽轮发电机，东方电机厂生产的300 MW汽轮发电机以及哈尔滨电机厂引进美国西屋电气公司技术生产的600 MW汽轮发电机，都采用此冷却方式。
⑥定子、转子绕组水内冷，铁芯空冷，即双水内冷，主要包括50 MW，100 MW，125 MW汽轮发电机和上海电机厂生产的300 MW汽轮发电机。
由于风力发电机所处环境的风力较大，加之发电机处于高空，环境恶劣，目前风力发电机的冷却一般采用风冷，只是进风方式和风道结构的设计有所不同，永磁式发电机的冷却风道结构如图2.1所示。冷却风的一部分由发电机的迎风面进入风道，流经发电机定、转子之间的狭窄风道（一般为几毫米），从发电机的后部流出，带走发电机绕组、铁芯以及旋转的外转子上的热量；冷却风的另一路径是直接掠过发电机的外表面，带走发电机的热量。
图2.1 永磁风力发电机冷却示意图
容量为600 kW，750 kW以下异步鼠笼发电机组普遍采用空冷方式，MW级直驱永磁发电机组采用定子绕组和转子磁极空冷，自然冷却方式较为简单，空气在设计好的风道内流动；大型双馈风力发电机采用外定子、内转子这一传统结构，在定子上安装空—空热交换器，实际是依靠风扇，强制使空气在设计好的定、转子风道内流动，带走发电机定子和转子上产生的热量。双馈机由于定子上安装了空—空热交换器，显得发电机的体积较大，外形笨重，如图2.2所示。直驱风力发电机产热部件主要是定子绕组和铁芯，发电机的转子和磁场同步旋转，几乎不产生铁耗，主要应满足发电机的定子绕组以及铁芯的散热，发电机的转子上只需要保证磁钢的散热，不会在高温下使磁钢去磁，即可满足需要。
图2.2 双馈风力发电机冷却结构图
对于直驱永磁风力发电机系统而言，发电机机舱内部一共安装有9只Pt100，分别用于测试机舱温度、环境温度、机舱柜温度以及发电机绕组的温度。其中发电机绕组温度使用6只Pt100测量，预先埋设在绕组对称的6个部位测量温度，以保证绕组温度测量的可靠性。即便如此，温度监测也只能够监测发电机部分部位的温度，绕组的数目众多，只能监测极个别绕组的温度；铁芯中没有预先埋设Pt100，不能了解铁芯内的温度分布，对于直径接近5 m的MW级巨大电机来说，现有的温度监测数据和手段还远远不够。