本发明公开了一种非补燃式涡旋压缩膨胀一体化多轴输出装置，包括箱体，箱体内设有涡旋压缩机构、余热回收机构、涡旋膨胀机构以及行星式多轴输出机构；涡旋压缩机构包括电动机、第一静涡旋盘和第一动涡旋盘，用于完成气体的压缩过程；压缩后的气体进入余热回收机构；余热回收机构包括高温容腔，高温容腔上设有余热进气口，利用外部余热完成低温高压气体向高温高压气体的转换；高温高压气体进入涡旋膨胀机构，涡旋膨胀机构包括第二静涡旋盘和第二动涡旋盘，向行星式多轴输出机构输出高速转速。本发明采用了涡轮压缩和涡轮膨胀一体化设计，减小材料浪费，安装有余热回收机构，充分利用余热资源；行星式多轴输出机构实现单一方向输出和双向同时输出。