本发明公开了一种采用组合轴系结构的多级压气机,包括2n+1级压气机、组合轴系结构以及驱动器,n为大于等于1的整数,通过高压轴、低压轴、主支撑和后支撑构成组合轴系结构所有奇数级压气机依次安装在高压轴上,所有偶数级压气机依次安装在低压轴上,从同一位置看,高压轴和低压轴的转动方向相反,高压轴包含前芯轴、后芯轴和套轴,前芯轴和后芯轴同轴前后设置,奇数级压气机中,第1级压气机连接前芯轴和套轴,第3级压气机、第5级压气机、…、第2n-1级压气机分别安装在套轴上,第2n+1级压气机连接后芯轴和套轴,套轴套设在所有奇数级压气机的外侧;优点是在具有较高的增压比的同时,轴向长度较小,效率较高,且成本较低。