本发明公开了一种多工质氦气压气机主轴结构，其包括压气机轴、涡轮轴及芯轴，压气机轴后端面上开第一凹槽，涡轮轴前端嵌入第一凹槽内，压气机轴中心开芯轴孔，涡轮轴前端面上开第二凹槽，芯轴后端嵌入第二凹槽内，前端由芯轴孔穿出。本发明可有效降低氦压气机转子临界转速的数值，大幅减少跨越临界转速时响应的能量值；通过分段轴和柔性套齿连接结构，扩宽了对转静子零部件加工误差及装配累积误差的容许程度。