电主轴由不带外壳的电机、主轴、轴承、主轴单元外壳、驱动模块和冷却装置组成。电机的转子通过压配合与主轴形成一体，主轴由前后轴承支撑。电机的定子通过冷却套安装在主轴单元的外壳中。主轴的速度变化由主轴驱动模块控制，而主轴单元中的温升由冷却装置限制。主轴后端装有测量速度和角位移的传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。

　　由于电主轴将电机集成在主轴单元中，而且转速很高，运行时会产生大量的热量，造成电主轴的温升，使电主轴的热特性和动态特性变差，从而影响电主轴的正常工作。因此，必须采取一定的措施来控制电主轴的温度，使其恒定在某一值。目前机床一般采用强制循环油冷却来冷却电主轴的定子和主轴轴承，即通过油冷却装置的冷却油在主轴定子和主轴轴承外强制循环，带走主轴高速旋转产生的热量。另外，为了减少主轴轴承的发热，主轴轴承必须合理润滑。

　　电主轴的电机是交流异步感应电机。因为用在高速机床上，启动时要从静止迅速提高到每分钟几万甚至几十万转。启动转矩大，所以启动电流比普通电机额定电流高5~7倍。有两种驱动方式：变频器驱动和矢量控制驱动器驱动。逆变器的驱动控制特点是恒转矩驱动，输出功率与转矩成正比。最新的机床变频器采用先进的晶体管技术，可以实现主轴无级变速。机床矢量控制驱动器的驱动控制是低速端恒转矩驱动，中高速端恒功率驱动。