电主轴在设计生产过程中会遇到很多的技术性问题，其中要解决的关键技术问题主要有：内置电机的散热问题；高速轴承的类型选择及润滑技术；主轴回转组件的动平衡设计；主轴电机驱动控制模块的选择；主轴端部与刀柄的接口技术等。

   内置电机散热问题是电主轴特有的技术难题，处理不好会造成主轴过高的温升，影响机床工作的可靠性和所能达到的最高主轴转速。目前解决这个问题有两条路径：（1）对于交流感应式电机，可以在电机定子外面加装一个铝制圆环，圆环外表面有螺栓槽。工作时，可将循环冷却液（油或水）通入该螺旋槽中，从而把电机定子产生的热量带走。但转子产生的热量（约占电机总热量的1/3）很难全部带走；（2）采用交流永磁式主电机，这种电机的转子用包含稀土元素的永久磁铁制成，转子不发热，从而可大大改善电主轴的发热特性，可用风冷代替上述液冷装置，而且结构紧凑、扭矩大，可扩大空心主轴的内孔直径，当用于卧式数控车床主轴或车铣中心主轴时，还可以提高棒料的通过能力。

 电主轴是一种超高速运转部件，结构上微小的不平衡量，在高速下都会产生巨大的离心力，造成机床的振动，影响加工精度和表面质量。因而电遵循主轴设计必须严格对称设计原则，键连接和螺纹连接在这里被禁止使用。转子和主轴之间用过盈配合实现扭矩的传递，主轴、主轴上的零件和主轴箱都必须经过十分精密的加工、装配和调校，使主轴组件的动平稳度达到G0.4级以上的水平。

图2 扭矩-功率特性

   这种无外壳主轴电机有两种驱动和控制方式：变频器控制和矢量控制。其扭矩、功率与转速的关系如图2所示。对于普通变频器（图2a），其控制特性为恒扭矩驱动，输出功率与转速成正比，这种驱动器在低速时不够稳定，不能满足低速大扭矩（粗加工）的要求，也不具备主轴准停和C轴控制功能，但价格便宜，一般用于磨床、小孔钻床、雕刻铣和普通的高速铣床等。矢量控制驱动器的控制特性如图2b所示。其控制特性是：低速段为恒扭矩驱动，中高速段为恒功率控制。这种驱动器在0转速时仍有很大的扭矩，再加上电主轴的惯性很小，因此可实现主轴启动时瞬间（1~2秒）达到最高速。这种驱动器用角度传感器实现位置和速度的反馈，进行闭环控制，可实现主轴准停和C轴控制。这种驱动器一般用于高速加工中心和车削中心。

 在高速加工中还需要注意一个特殊问题就是电主轴与刀具的联接。一般通过刀柄作为机床主轴与刀具的接口。不正确的接口结构，会影响机床主轴的动平衡和高速切削的可靠性。标准的7/24的锥形联接有许多优点：因不自锁，可实现刀具的快速装卸，这点对加工中心尤为重要；刀柄的椎体在拉杆轴向拉力作用下紧紧地与主轴的内锥孔接触，可以减少刀具的悬伸量。此外它只有一个尺寸（锥角）需要加工，所以成本较低，目前应用非常广泛。但是7/24锥形联接在高速旋转时有一个致命的缺点：主轴空心锥孔端部的扩张量大于实心刀柄的扩张量，造成刀具的轴向变位和径向振摆，更严重的是影响了高速加工的可靠性与安全。在高速电主轴与刀具接口的研究中，目前较成功的是德国的HSK型刀柄和美国的KM型刀柄，他们都摒弃了原有的7/24标准锥度。其中以HSK刀柄更为流行，并已纳入国际标准。HSK空心刀柄由1/10短锥面（径向）和法兰端面共同实现与电主轴的轴向定位和刚性连接，较好地解决了7/24锥柄刀具存在的上述问题。