本发明属于流体机械领域和制冷低温技术领域，涉及一种应用于大流量大膨胀比的高速透平结构，其前向压缩蜗壳、后向压缩蜗壳、中间壳体和膨胀蜗壳依次连接，中间壳体和膨胀蜗壳之间设有喷嘴盖板；主轴的一端设有一对背靠背安装的压缩叶轮，另一端设有膨胀叶轮；中间壳体的内部布置有用于支撑主轴的一对气体径向轴承和一对气体止推轴承，所述中间壳体上设有小孔，小孔的进口处设有过滤器。本发明两个背靠背的压缩叶轮在主轴的一侧，通过分配不同的流量或者压比，可以使得两个压缩叶轮产生的轴向力方向与主轴另一端膨胀叶轮产生的轴向力方向相反，甚至完全抵消，有效解决由于轴向力不平衡而引起的故障。