主軸電機的結構通常與廣泛使用的伺服電機的結構非常相似。主軸與旋轉軸同軸安裝。所用電機類型為同步電機和感應電機。

1.同步電動機

同步電動機由固定在旋轉軸上的永磁體制成的轉子和附在其外周的多個環形定子組成。定子由纏繞在鐵芯上的電線組成，當交流電流過時，它就充當電磁鐵的作用，并暫時實現自我控制。

由于交流電的相位時刻變化，因此電磁鐵的極性也會隨時間變化。轉子永磁體的極性是固定的，因此可以通過在轉子和定子之間產生交替的吸引力和排斥力來旋轉轉子。

2.感應電動機

感應電動機是使用導體轉子代替同步電動機的永磁轉子的電動機。導體轉子常采用籠形金屬零件。

其原理是定子產生的旋轉磁場使轉子導體中產生電流，產生電磁感應，使轉軸旋轉。與同步電機不同，在旋轉階段會出現稱為“滑移"的誤差，因此不適合精細對準。但由于它們零件數量少，價格便宜，所以在大功率產品中得到廣泛的應用。