從結構上講，電主軸主要由外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅動模塊和冷卻裝置組成。電機的轉子采用壓配方法與主軸做成一體，主軸則由前后軸承支承。電機的定子通過冷卻套安裝于主軸單元的殼俸中。
電主軸變速由主軸驅動模塊控制，電主軸單元內溫升受冷卻裝置限制。電主軸后端裝有速度和角位移傳感器，前端的內錐孔和端面用于安裝刀具。
電主軸冷卻。由于電主軸將電機集成到主軸單元中，速度非常高，運行過程中會產生大量的熱量，造成電主軸溫升，從而使電主軸的熱力和動態特性變差，從而影響電主軸的正常運轉。因此，需要采取一些措施來控制電主軸的溫度，使其在一定值內保持恒定。
目前機床一般采用強制循環油冷卻方式對電主軸定子和主軸軸承進行冷卻。即冷卻油通過油冷卻裝置強制在主軸定子和主軸軸承外循環，帶走主軸高速旋轉產生的熱量。此外，為了降低主軸軸承的熱量，有必要適當潤滑主軸軸承。
電主軸的驅動。電主軸的電機采用交流異步感應電機，因為它用于高速加工機床，啟動時從靜止速度迅速上升到每分鐘幾萬轉甚至幾十萬轉，啟動力矩大，所以起動電流超過普通電機額定電流5~7倍。其驅動方式有逆變驅動和矢量控制驅動兩種。
變頻器的驅動控制特性為恒轉矩驅動，輸出功率與轉矩成正比。機床較新變頻器采用先進的晶體管技術，可實現主軸無級調速。機床矢量控制驅動器的驅動控制為在低速端為恒轉矩驅動，在中、高速端為恒功率驅動。
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