隨著電氣傳動技術（變頻調速技術、電動機矢量控制技術等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數控機床主傳動系統(tǒng)的機械結構已得到的簡化，基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床的“零傳動”。，這種“主軸單元”主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對立出來，又稱“電主軸”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。由于當前電主軸主要采用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”（High FrequencySpindle)。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，有時又稱它為“直接傳動主軸”（Direct Drive Spindle)。

電主軸由無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅動模塊和冷卻裝置等組成。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體中。主軸的變速由主軸驅動模塊控制，而主軸單元內的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器，前端的內錐孔和端面用于安裝刀具。

由于電主軸將電機集成于主軸單元中，且轉速很高，運轉時會產生大量熱量，引起電主軸溫升，使電主軸的熱態(tài)特性和動態(tài)特性變差，從而影響電主軸的正常工作。因此，采取一定措施控制電主軸的溫度，使其恒定在一定值內。機床一般采取強制循環(huán)油冷卻的方式對電主軸的定子及主軸軸承進行冷卻，即將經過油冷卻裝置的冷卻油強制性地在主軸定子外和主軸軸承外循環(huán)，帶走主軸高速旋轉產生的熱量。機床另外，為了減少主軸軸承的發(fā)熱，還對主軸軸承進行合理的潤滑。

電主軸的電動機均采用交流異步感應電動機，由于是用在高速加工機床上，啟動時要從靜止迅速升速至每分鐘數萬轉乃至數十萬轉，啟動轉矩大，因而啟動電流要超出普通電機額定電流5~7倍。其驅動方式有變頻器驅動和矢量控制驅動器驅動兩種。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。機床新的變頻器采用的晶體管技術，可實現主軸的無級變速。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。
電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快等優(yōu)點，而且轉速高、功率大，簡化機床設計，易于實現主軸定位，是高速主軸單元中的一種理想結構。 電主軸軸承采用高速軸承技術，耐磨耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。
電磁懸浮軸承高速性能好，精度高，容易實現診斷和在線監(jiān)控，但是由于電磁測控系統(tǒng)復雜，這種軸承價格十分昂貴，而且長期居高不下，沒有得到廣泛應用。
電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，理論上可以把電主軸看作一臺高速電動機。關鍵技術是高速度下的動平衡。
油氣潤滑裝置使用在電主軸上面被普遍認可，俗稱“電主軸油氣潤滑裝置”。電主軸油氣潤滑裝置通俗的解釋就是，油跟隨氣體的流動而往前運動。氣體在運動過程中，會帶動附著在管壁上面的少量油滴進入到兩邊的傳動軸承，噴灑到摩擦面上的是帶有油滴的油氣混合體。這種潤滑裝置不僅經濟、環(huán)保、快速、，更重要的是油滴適中，不會造成因油量過多軸承無法散熱，也不會造成因油量過多，軸承在高速旋轉過程中產生背壓，避免了電主軸負載增加，更不會產生竄動現象。
矢量控制技術模仿直流電動機的控制，以轉子磁場定向，用矢量變換的方法來實現驅動和控制，具有良好的動態(tài)性能。矢量控制驅動器在剛啟動時具有很大的轉矩值，加之電主軸本身結構簡單，慣性很小，故啟動加速度大，可以實現啟動后瞬時達到允許極限速度。這種驅動器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種，后者可以實現位置和速度的反饋，不僅具有更好的動態(tài)性能，還可以實現C軸功能；而前者動態(tài)性能稍差，也不具備C軸功能，但價格較為便宜。