永磁同步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。

    一套完整的永磁同步電主軸系統除了包括主軸本身外，還應包括高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置脈沖編碼器、換刀裝置等主要的相關附件。

    高頻變頻裝置：要提升加工速度，必須保證電主軸的高速旋轉，從而帶動切削工具高速運轉。

    需要有一臺設備來作為電主軸內置高速電動機的驅動裝置，使其轉速達到每分鐘幾萬甚至是十幾萬次，高頻變頻裝置的作用即在于此。為完成目標，高頻變頻器的輸出頻率必須要達到幾千赫茲以上。

    油霧潤滑器：良好的潤滑度可以降低設備運行的阻力、磨損和發熱等情況。電主軸的潤滑需要嚴格遵循定時定量的原則，即每隔固定的一段時間，就向軸承內注油一次。

    注油時，潤滑油在壓縮空氣的攜帶之下，以油霧的形態被吹入軸承內，注油量的多少則是由定量閥進行精確地控制，過多或是過少都會造成不利的影響。

    冷卻裝置：如果工作時電主軸溫度過高，會對設備造成傷害，為了給高速運行的電主軸散熱，盡快降低工作溫度，通常須要使用循環冷卻劑。

    循環冷卻劑作用于電主軸外壁，并帶走電主軸的部分熱量。但如果冷卻劑吸熱后溫度升高，就起不到冷卻作用了。而冷卻裝置的存在意義就在于保持冷卻劑的原始溫度，強化冷卻效果。

    內置脈沖編碼器：這是一種采用光學傳感器原理的位置檢測元件，可以實現非接觸式的檢測。編碼盤安裝在電機的旋轉軸上，在旋轉中將會自動測定軸旋轉的角度、位置及速度變化，并將檢測結果以電脈沖形式輸出。

    這種檢測方式的優點是沒有摩擦和磨損，只需要較小的驅動力，卻可以得到精確的檢測結果和最快的響應速度，從而實現電主軸準確的旋轉相角控制以及與進給的配合。

    自動換刀裝置：為實現對各種加工材料和工藝的靈活適應及快速響應，電主軸配備了自動換刀裝置，可依據不同情況自動選擇最高效、最合理的切削設備。自動換刀裝置是由碟形簧、拉刀油缸等部件組成的。經實踐證明，HSK、SKI等高速刀具更適用于高速加工工藝。

    由于永磁同步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，使電主軸的熱態特性和動態特性變差，從而影響永磁同步電主軸的正常工作。因此，必須采取一定措施控制永磁同步電主軸的溫度，使其恒定在一定值內。

    機床目前一般采取強制循環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，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熱，還必須對主軸軸承進行合理的潤滑。

    永磁同步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。

    永磁同步電主軸的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。機床最新的變頻器采用先進的晶體管技術，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。

    電主軸是在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術，它與直線電機技術、高速刀具技術一起，把高速加工推向一個新時代。

    永磁同步電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置等。電動機的轉子直接作為機床的主軸，主軸單元的殼體就是電動機機座，并且配合其他零部件，實現電動機與機床主軸的一體化。