高功率密度和高轉矩密度是電機發展長期的趨勢。提高功率密度存在三種技術手段，包括：更新的電磁設計、更好的電磁材料、更好的熱管理。
電機的功率極限能力往往受電機的溫升極限限制，因此提高電機冷卻散熱能力能立竿見影的提高功率密度。另外一方面永磁電機存在短板——“永磁電機的性能隨著溫度上升而衰減”。因此為了防止永磁體可逆和不可逆退磁，保持低工作溫度是最佳策略。無論是從功率密度提升還是保障可靠性出發，電機熱管理技術都必不可缺。
第一種是開放式風冷結構
，空氣從風罩中吸入電機內部，從出風口排出，帶走內部熱量。但這種結構的防護等級不高，粉塵和水汽易進入，影響電機壽命。散熱形態為對流冷卻。
第二種形態是完全封閉的結構
，內外沒有空氣等其他流體交換，電機內部的熱量靠熱傳導從一個材料傳遞到下一個材料，最終到達機殼，和空氣發生熱交換。這種散熱方式結構簡單，但傳熱效果不佳，內部的熱量容易堆積，形成熱島。散熱形態為熱傳導。
第三種形態為前兩種方式的復合
，電機還是全封閉結構，內部的熱量靠熱傳導到達機殼后，機殼通過風扇強迫對流冷卻，帶走熱量，換熱效率介于第一種和第二種之間。散熱形態為內部熱傳導、外部對流冷卻。
新能源汽車對電機功率密度要求呈直線式上升，這意味著風冷無法滿足要求，必須采用水冷或者其它更高散熱效率的系統。
水冷系統一般由水冷機殼、水泵、散熱器、管道等部件組成。其工作原理是，在水泵的推動下，水流通過電機外殼，在吸收了電機的熱量后，再回到散熱器將熱量散發到大氣中。相當于將原來由電機表面散發的熱量，帶到專用散熱器上耗散掉。這樣帶來兩個好處，第一個散熱效率更高，散熱器+水的散熱效率遠高于電機本身散熱的效率。第二個好處，就是電機可以做的很小，滿足緊湊安裝的需求，而散熱器可安裝在遠離電機通風良好的地方。正因為如此，行業主流新能源汽車（如逸動EV460）已采用電機水冷系統。
水冷電機的散熱效率涉及到熱傳導和熱對流兩種原理。電機內部發出的熱量，首先通過熱傳導到達定子軛部，然后從軛部到達機殼內層。這一部分歸屬于熱傳導；而從流道璧到流體的散熱歸屬為對流。
電機水冷系統散熱效率較高，技術難度較低，雖已能滿足絕大部分的需求，但其存在兩個缺陷：其中一個是機殼液冷的缺陷。這種冷卻方式需要電機內部的熱源（如電機線圈內部的繞組）通過層層材料傳遞到外部，再被水道帶走。因為熱阻的存在，從繞組到水冷機殼，存在溫度梯度。繞組無法直接冷卻，導致溫度堆積，形成局部熱點，導致冷卻效率不太理想，因此需要直接冷卻熱源來提升冷卻效率。而油本身因為不導磁不導電的特性，對電機磁路無影響，因此選擇油來作為內部直接冷卻的介質。
另外一個原因，是因為新能源汽車對電機的功率密度越來越苛刻，比如《節能與新能源汽車技術路線圖》中明確提到2025年電機功率密度要達到50kw/L，而提高冷卻效率可明顯提升功率密度，因此選擇冷卻效率比水冷更高的油冷進行直接冷卻。
電機內油冷屬于直接冷卻技術，按定子冷卻和轉子冷卻分為兩大類。
轉子冷卻適用于轉子損耗較大的情況或者要求對永磁體溫升加強保護的場合，其中常用的一種為油冷軸技術。
Tesla剛開始采用了感應電機技術路線，因此其轉子發熱較大，需要對其進行額外的冷卻。Tesla采用了一種復合空心軸套。這個軸有內外兩層環腔，內腔為空心結構，外腔帶有輻條。油先從內腔進入，走到頭后，遇到封閉墻，改變轉向流入外腔。外腔外圓直接和轉子接觸，因此油在流過外腔時會帶走轉子的熱量。
油冷軸技術散熱功率有限，通常作為一種補充冷卻方式。Tesla將油冷軸技術和油冷機殼技術混用，構成了一套復合冷卻系統。冷卻油在離心泵的作用下先冷卻轉子，然后通過管道流向機殼，既冷卻定子又和大氣交換熱量。
定子冷卻形式較多，以噴淋冷卻技術為例，在繞組附近設計噴頭口，冷卻油液直接通過噴頭噴淋到繞組端部，在重力作用下油液分布到其他位置，瞬間帶走大量熱量，最后冷卻油液在底部被收集。
這種冷卻方式受重力和轉子旋轉的影響很大，容易導致冷卻不均勻，不同位置繞組的溫度差別很大，影響整體冷卻效果。但即便是以最苛刻的算法計算，噴淋的冷卻功率是空氣冷卻的2.5倍到5倍，因此在許多產品中得以應用。
另外一種冷卻效率很高的技術為定子槽內冷卻技術。一般電機最大的熱源為繞組，因此設計了一系列軸向冷卻油道直接帶走繞組的熱量。通過槽口和繞組接觸，繞組中熱通過熱傳遞到冷卻管道，最后被冷卻劑帶走。為了加強繞組的熱傳導，需要在槽內灌膠降低繞組到冷卻道的熱阻。這種方式能夠大幅度改善定子的散熱情況。
散熱能力好、提高功率密度。國內新能源汽車電機冷卻技術路線主要采用水冷的方式，其散熱效率較高，技術難度較低，但由于電機高溫部分主要集中在繞組端部，采用水冷方式無法直接對其冷卻，因此為了進一步提高電機的散熱能力，也為了進一步提高電機功率密度，采用通過油冷系統直接冷卻熱源（繞組）的冷卻方式，其散熱效率高，并可顯著提升功率密度，是下一代電機冷卻系統的趨勢。
復雜的油路系統設計以及較高的工藝水平，限制了油冷技術的發展。
由于油冷電機的優勢，很多企業已經開始對其進行研究，企圖占領技術制高點，如特斯拉、本田、豐田、通用、日產等先進車企，代表車型為豐田普銳斯2017款、寶馬i3、雪佛蘭Volt等。由于其工藝及設計較復雜，國內主流車型暫未運用油冷技術，其較高散熱能力以及可提高功率密度的優勢，值得持續跟蹤。
