電主軸主要結構包括電動機（轉子和定子）、轉軸、前后軸承、及前后端蓋等。主軸單元主要由以下幾部分組成：（１）電動機：接受變頻驅動器提供的電能，并將其轉換成電主軸的機械能。（２）軸承：高速電主軸的核心支承部件是高速精密軸承。因電主軸的最高轉速取決于軸承的大小
電主軸加工零件時，主軸承受著一個非穩定的復雜熱源。電主軸處于不同的工作狀態，它接受的熱量大小也不同；電主軸內部零件在結構設計、零件的材質等均不一樣；同時，內部互相接觸表面熱阻和內部零件表面均存在不同程度的導熱等問題
電主軸電機在高速作業的過程內部發生功率損耗(包含機械損耗、電損耗等)，然后使電機發熱。由于電主軸電機裝在主軸單元殼體內，所以主軸電機不能直接選用電扇散熱，自然散熱條件也比較差。研究結果表明，電主軸在高速旋轉時，作業溫度達140～160℃，定子的溫度也在45～85℃。電動機發生的熱量會直接傳遞給主軸，引起主軸熱變形而發生加工差錯。
軸承作為電主軸系統中核心部件之一，對電主軸的轉速有顯著影響。軸承在工作過程中產生的摩擦熱是電主軸的主要熱源，軸承內部轉速、動載荷和軸承潤滑系統都會對軸承熱量產生影響。
電主軸單元是由電主軸及其配套附件等一套組件構成的一個完整系統，如圖所示，電主軸單元的配套設備包括主軸變頻驅動裝置、潤滑設備、冷卻設備、供氣設備、內置編碼器以及換刀液壓設備等，它們均是由數控系統進行控制。
主軸是電主軸箱中的主要熱源。其產生的熱量如果不及時排出，會導致軸承過熱，使車床相應部位溫度升高，進而引起熱變形。嚴重時會使主軸與尾座不對等。這樣不僅會影響車床本身的精度和加工精度，還會燒壞軸承甚至主軸。
圖為某型號加工中心電主軸基本結構簡圖。由圖可以看出，電主軸主要是將電機的定子和轉子安裝在轉軸上，將主軸和電機融合在一起。為實現電主軸高轉速，運用高頻變頻裝置來驅動電主軸的內置高速電動機，電機轉子帶動主軸旋轉，主軸帶動刀具旋轉，以此實現主傳動。
電主軸按采用的軸承類型可分為滾動軸承、氣浮軸承、液體滑動軸承和磁懸浮軸承等支承的電主軸，其中滾動軸承、氣浮軸承、液體滑動軸承是目前電主軸應用廣泛的軸承類型。其中滾動軸承電主軸以其摩擦阻力小、功耗小、精度高、剛度高，成本相對較低等優點
