高速机床的高速主轴要在短时间内实现升速和降速，并在指定位置快速准确停车，这就要求主轴具有很高的角加速度。如果通过传动带、齿轮和离合器等中间传动件，则存在传动带打滑、振动和噪声大等缺点，并且转动惯量大。如将交流变频电机直接装在机床主轴上，即采用内装式无壳电机，其空心转子用压配合直接装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的壳体中，就形成了内装式电机主轴，简称电主轴，从而实现了电机与机床主轴的一体化。

目前，高速主轴大都采用电主轴。电主轴的优点是主轴组件结构紧凑、质量小、旋转惯量小，可提高启动、停止的响应特性，并利于高速和控制振动、噪声。但电主轴也存在运转中产生的热量容易使主轴产生热变形的缺点，所以一般电主轴内都配有独立的冷却系统，如油雾冷却系统和主轴循环冷却系统等，以控制温升。

目前，采用的电主轴单元有两种：

一种是内装式交流变频电机电主轴单元；另一种是内埋式永磁同步电机电主轴单元。