隨著電氣傳動技術(shù)（變頻調(diào)速技術(shù)、電動機矢量控制技術(shù)等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)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(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)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)。

由于電主軸將電機集成于主軸單元中，且轉(zhuǎn)速很高，運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)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(nèi)。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(jīng)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(zhuǎn)產(chǎn)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(yīng)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(shù)萬轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬轉(zhuǎn)，啟動轉(zhuǎn)矩大，因而啟動電流要超出普通電機額定電流5~7倍。其驅(qū)動方式有變頻器驅(qū)動和矢量控制驅(qū)動器驅(qū)動兩種。變頻器的驅(qū)動控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率與轉(zhuǎn)矩成正比。機床新的變頻器采用的晶體管技術(shù)，可實現(xiàn)主軸的無級變速。機床矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動控制為在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，在中、高速端為恒功率驅(qū)動。
復(fù)合陶瓷軸承在電主軸單元中應(yīng)用較多，這種軸承滾動體使用熱壓Si3N4陶瓷球，軸承套圈仍為鋼圈，標準化程度高，對機床結(jié)構(gòu)改動小，易于維護。
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(jīng)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(zhuǎn)過程中產(chǎn)生背壓，避免了電主軸負載增加，更不會產(chǎn)生竄動現(xiàn)象。
在數(shù)控機床中，電主軸通常采用變頻調(diào)速方法。主要有普通變頻驅(qū)動和控制、矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動和控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制三種控制方式。