电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制，而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
电动机的转子与机床的主轴间是靠过盈套筒的过盈配合实现扭矩传递的，铣削用电主轴，其过盈量是按所传递扭矩的大小计算出来的。在主轴上取消了一切形式的键连接和螺纹连接，便于使主轴运转部分达到动平衡。由于转子内孔与主轴配合面之间有很大的过盈量，磨削电主轴，因此，进口磨削电主轴，在装配时必须先在油浴中将转子加热到200℃左右，然后迅速进行热压装配。
电主轴的工作不仅转速高，而且要求有很高的角减速度和角加速度、在指定位置快速准停，这就对其结构设计、制造和控制提出了非常严格的要求并带来了一系列技术难题，如电主轴的散热、润滑及精密控制等。在设计中，必须妥善的解决这些问题，才能确保主轴稳定可靠的高速运转，实现高效精密加工。
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