"外側部材と、外側部材の内部に設けられる内側部材と、外側部材または内側部材の一方である設置側部材に設置され、外側部材と内側部材とを相対回転可能に支持する複数の軸受と、を備えた球面モータであって、前記軸受は、前記設置側部材に、外側部材または内側部材の他方である相手側部材に対して進退自在に設けられた保持部材と、この保持部材の進出側の先端部に回転可能に保持され、相手側部材の表面に転動可能に当接させられるベアリングボールと、前記保持部材に設けられる第1の永久磁石と、前記設置側部材に設けられ、前記保持部材を前記相手側部材方向に予圧して前記ベアリングボールを該相手側部材の表面に当接させる磁気力を発生させる磁性部材と、を備え、前記磁性部材から発生する磁気力は、前記外側部材と前記内側部材との間のギャップの大きさが小さくなるほど非線形に大きくなる特性を有していることを特徴とする球面モータ。前記磁性部材は、前記保持部材における後退側の位置であって、前記第1の永久磁石との間に所定の間隔をおいた位置に配置される第2の永久磁石で構成され、これら第1の永久磁石および第2の永久磁石は、同極が互いに対向するように着磁されていることを特徴とする請求項1に記載の球面モータ。前記第1の永久磁石は円筒状に形成され、前記第2の永久磁石は円環状に形成されて前記第1の永久磁石と同軸的に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の球面モータ。前記第1の永久磁石は、外周部にコイルが巻かれている円筒部を有する磁極の内側に配置されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の球面モータ。前記磁性部材は、外周部にコイルが巻かれている円筒部を有する磁極であり、該円筒部は、前記第1の永久磁石の外周面と一定の距離をおいて対向する内周面を有し、前記第1の永久磁石の前記外周面が着磁されていることを特徴とする請求項1に記載の球面モータ。前記第1の永久磁石は円筒状に形成されており、かつ周方向に対して回転対称に着磁が施されていることを特徴とする請求項5に記載の球面モータ。前記第1の永久磁石は、前記磁極から一部が突出していることを特徴とする請求項5または6に記載の球面モータ。従来、球面モータにおいて外側部材と内側部材とを相対回転可能に支持する軸受構造としては、例えばステータ側に回転自在に保持したベアリングボールをロータの表面に転動可能に接触させるものがある。このような軸受構造を、外側部材がステータで内側部材がロータとして構成した球面モータに適用した場合、ステータが外力や衝撃を受けたときや、ロータが急停止したり進行方向を変更したりするときなどに、ロータがステータに接触または極めて近接して回転の制御が不能になるおそれがあるといった問題があった。すなわち、ベアリングボールを適切な状態でロータ側に予圧することで、外側部材と内側部材とが直接接触せず、かつ両者の間隔を一定に保つ構造が必要とされる。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ベアリングボールを適切な状態で予圧することで、外側部材と内側部材との接触が効果的に防止されるとともに、両者の間隔が一定に保たれる球面モータを提供することを目的としている。本発明の球面モータは、外側部材と、外側部材の内部に設けられる内側部材と、外側部材または内側部材の一方である設置側部材に設置され、外側部材と内側部材とを相対回転可能に支持する複数の軸受とを備えた球面モータであって、前記軸受は、前記設置側部材に、外側部材または内側部材の他方である相手側部材に対して進退自在に設けられた保持部材と、この保持部材の進出側の先端部に回転可能に保持され、相手側部材の表面に転動可能に当接させられるベアリングボールと、前記保持部材に設けられる第1の永久磁石と、前記設置側部材に設けられ、前記保持部材を前記相手側部材方向に予圧して前記ベアリングボールを該相手側部材の表面に当接させる磁気力を発生させる磁性部材とを備え、前記磁性部材から発生する磁気力は、前記外側部材と前記内側部材との間のギャップの大きさが小さくなるほど非線形に大きくなる特性を有していることを特徴とする。本発明の球面モータにおいては、1外側部材をステータとし、内側部材をロータとする構成、2外側部材をロータとし、内側部材をステータとする形態が含まれる。また、Aステータ側の磁極を電磁石とし、ロータ側の磁極を永久磁石とする形態、Bステータ側の磁極とロータ側の磁極の両方を電磁石とする形態が含まれる。また、外側部材および内側部材は、完全な球体状でなくてもよく、その一部が欠けた形状や半球構造など、球体状の一部を構成する形状であってもよい。本発明によれば、設置側部材に設置された保持部材が磁性部材の磁気力によって相手側部材の方向に予圧されることにより、保持部材に保持されたベアリングボールが相手側部材の表面に当接し、これによって設置側部材と相手側部材、すなわち外側部材と内側部材とが相対回転可能に支持される。この作用において、磁性部材の磁気力が外側部材と内側部材との間のギャップの大きさが小さくなるほど非線形に大きくなる特性、すなわち、該ギャップが小さくなるほど磁性部材の磁気力が加速度的に大きくなるという特性を有していることにより、外側部材と内側部材との間のギャップが狭くなって両者の間で働く吸引力が加速度的に増大した場合、それに応じて設置側部材から相手側部材を反発する反発力が加速度的に増大する。このため、反発力が距離に応じて線形的に変化する場合と比較して内側部材と外側部材との位置関係を維持する機能が高く、その結果、外側部材と内側部材との接触が効果的に防止されるとともに、両者の間隔が一定に保たれる。本発明は、前記磁性部材が、前記保持部材における後退側の位置であって、前記第1の永久磁石との間に所定の間隔をおいた位置に配置される第2の永久磁石で構成され、これら第1の永久磁石および第2の永久磁石は、同極が互いに対向するように着磁されている形態を含む。また、本発明は、前記第1の永久磁石は円筒状に形成され、前記第2の永久磁石は円環状に形成されて前記第1の永久磁石と同軸的に配置されている形態を含む。また、本発明は、前記第1の永久磁石が、外周部にコイルが巻かれている円筒部を有する磁極の内側に配置されている形態を含む。また、本発明は、前記磁性部材が、外周部にコイルが巻かれている円筒部を有する磁極であり、該円筒部は、前記第1の永久磁石の外周面と一定の距離をおいて対向する内周面を有し、前記第1の永久磁石の前記外周面が着磁されている形態を含む。また、本発明は、前記第1の永久磁石は円筒状に形成されており、かつ周方向に対して回転対称に着磁が施されている形態を含む。また、本発明は、前記第1の永久磁石は、前記磁極から一部が突出している形態を含む。本発明によれば、磁性部材の磁気力が外側部材と内側部材との間のギャップの大きさが小さくなるほど非線形に大きくなる特性を有していることにより、両部材の間で働く吸引力に応じた磁気力による反発力を生じさせることができ、このため、反発力が距離に応じて線形的に変化する場合と比較して内側部材と外側部材との位置関係を維持する機能が高く、その結果、外側部材と内側部材との接触が効果的に防止されるとともに、両者の間隔が一定に保たれるといった効果を奏する。以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。1一実施形態の構成図1および図2は、一実施形態に係る球面モータを構成するステータ外側部材、設置側部材10およびロータ内側部材、相手側部材20をそれぞれ示しており、ステータ10の内部にロータ20が回転可能に収容、保持されて一実施形態の球面モータが構成される。ステータ10側には、図3に示すように磁極磁性部材31とともに軸受32が設けられ、軸受32により、ロータ20が3自由度以上に回転可能に保持される構造となっている。図1に示すステータ10は、内部が中空の殻構造であって、軟磁性材料により略球体状に形成されたものである。ステータ10の複数の所定箇所には円形状の平坦部10aが形成されており、これら平坦部10aの内部側に、ステータ10の内部に収容されたロータ20を回転自在に支持する軸受32図3参照を備えた磁極部材30が取り付けられている。上記ステータ10の内部に保持されるロータ20は、図2に示すように、軟磁性材料からなる内球部21と、この内球部21の表面に埋め込まれた複数のロータマグネット22と、セラミックス等の非磁性材料からなり、ロータマグネット22が埋め込まれた内球部21を覆う球体状の外殻部23とにより構成されている。ロータマグネット22は、この場合、ステータ10に内接する仮想正六面体の頂点に対応する8箇所に配置されている。図3は、磁極部材30がステータ10の平坦部10aに取り付けられた状態を示しており、図4は磁極部材30の分解図を示している。これら図に示すように、磁極部材30は、軟磁性材料からなりコイル341の鉄心として機能する円筒状のコイルコア部円筒部301を有している。コイルコア部301は、軸線がステータ10の径方向と一致する状態にステータ10に取り付けられる。このコイルコア部301の外部側となる一端部には、本実施形態では、コイルコア部301よりも小径の差し込み部302が段部303を経て形成されており、この差し込み部302が、平坦部10aの中央部に形成された取り付け孔10bに内部側から差し込まれている。コイルコア部301の内部側ロータ20側の先端には、傘型に開いてロータ20の球面状の外面に沿った凹曲面である突極面304が形成されている。この突極面304の中央部には円盤状のキャップ309が嵌め込まれており、このキャップ309の中心に、コイルコア部301の内部と突極面304の内側を連通する円形の開口306が形成されている。この開口306は、後述するベアリングボール310よりも径が小さく、開口306に嵌ったベアリングボール310が、突極面304からロータ20側に僅かに突出するようになされている。コイルコア部301内には、非磁性材料からなる円筒状の保持部材320がコイルコア部301と同軸的に収納される。この保持部材320の軸心には軸受孔321が形成されており、この軸受孔321の先端側ステータ10の内部側の端部には、先端に向かうにしたがって拡径する円錐状のボール保持部322が開口している。このボール保持部322には、開口306から一部が突出するベアリングボール310が回転可能に収納、保持される。ベアリングボール310は、後述する磁極31で生成される磁束に影響を与えないように非磁性で、かつ、硬度と強度を有する材料からなるものである。そのような材料としては、例えば非磁性のセラミックス材料等が挙げられる。保持部材320の外周面は、ボール保持部322側の先端部が大径となっており、外部側である小径側の外周面には、第1の永久磁石370が外装されている。第1の永久磁石370は、内部に保持部材320が圧入されるなどして保持部材320の外周面に固定されており、このように第1の永久磁石370が固定された保持部材320は、コイルコア部301内に挿入される。コイルコア部301の外周面には、コイル341が巻かれた環状のコイルボビン342が外装されている。本実施形態では、突極面304と、突極面304が形成されたコイルコア部301、およびコイルコア部301の周囲のコイルボビン342ならびにコイル341により、電磁石からなる磁極31が構成される。コイルボビン342には、コイル341の巻線の端部が接続される引出し端子343が端子板344を介して取り付けられている。この引出し端子343に外部の駆動回路からの配線が接続されてコイル341に励磁電流が流される。上記第1の永久磁石370は、外周面にコイル341が巻かれているコイルコア部301を有する磁極31の内側に配置されており、コイルコア部301の内周面は、第1の永久磁石370の外周面と一定の距離をおいて対向している。磁極部材30の差し込み部302の内部には、円環状の第2の永久磁石磁性部材380が、第1の永久磁石370と同軸的になるよう固定されている。この第2の永久磁石380の中心には、内部側ロータ20側に突出する軸381がコイルコア部301と同軸的に固定されており、この軸381に、保持部材320の軸受孔321が摺動可能に挿通されている。すなわち保持部材320は軸381に対し摺動可能に支持されている。第1の永久磁石370および第2の永久磁石380は、図4に示すように、ともに自身の軸方向球面モータとしては径方向に仕切って着磁が施されており、かつ、互いに平行となる対向面の全面が、それぞれ同一極例えばN極となっている。したがって、第1の永久磁石370と第2の永久磁石380は反発し合うが、第2の永久磁石380は差し込み部302の内部に固定されている一方、第1の永久磁石370が固定されている保持部材320は軸321に摺動可能に支持されていることから、反発により第1の永久磁石370が内部側に動く。このため、第1の永久磁石370が固定されている保持部材320が内部側ロータ20側に予圧され、これによって開口306に嵌っているベアリングボール310は常に突極面304からロータ20側に僅かに突出する。この状態で、第1の永久磁石370の外部側の端部は、コイルコア部301の外部側の端面から外部側に突出し、また、第1の永久磁石370および第2の永久磁石380の互いの対向面の間には、僅かなギャップが形成される。コイルコア部301にコイルボビン342が外装された磁極部材30は、差し込み部302がステータ10の平坦部10aの取り付け孔10bに内部側から差し込まれて、段部303およびコイルボビン342が平坦部10aの内面に合わせられた状態で、平坦部10aの外面側に配される円板状の固定部材360により、平坦部10aに固定される。固定部材360の内面には、差し込み部302が嵌合する凹部361が形成されており、固定部材360は、コイルコア部301にねじ等の締結部材で固定される。すなわち磁極部材30は、固定部材360と、コイルコア部301の段部303およびコイルボビン342とが、平坦部10aを挟み込むことで、平坦部10aに固定される。磁極31を備える磁極部材30は、ステータ10に例えば18個設けられ、その場合、球面モータは、ロータ20が8極に対してステータ10が18極となる。ロータ20は、図3に示すように、外殻部23の表面が、各磁極部材30の突極面304から突出しているベアリングボール310に当接することにより、ステータ10の内部に保持される。第2の永久磁石380でロータ20側に付勢されているベアリングボール310は、ロータ20の外殻部23の表面に当接する。ロータ20はこの状態で突極面304との間に一定の隙間が確保され、ベアリングボール310が転動することにより回転自在に保持される。上記軸受32は、ベアリングボール310、保持部材320、第1の永久磁石370、第2の永久磁石380および軸351によって構成される。2一実施形態の作用上記一実施形態の球面モータによれば、外部の駆動回路からコイル341に励磁電流が流され、ロータ20の回転位置に応じてその励磁電流の向きを適宜に切り替えることにより、ロータ20側のロータマグネット22とステータ10側の磁極31との間で生じる磁力の向きが切り替わってロータ20が回転する。すなわち本実施形態はブラシレスモータであり、ロータ20は、回転中心を通る切断面に垂直な方向を軸として、少なくとも1軸である1自由度、あるいは第1軸第2軸第3軸を中心に3自由度で回転させることができる。本実施形態では、上記軸受32を介してロータ20がステータ10に回転可能に支持されているが、この軸受32においては、第1の永久磁石370が第2の永久磁石380の反発力を受け、その反発力が保持部材320を介してベアリングボール310に伝わり、ベアリングボール310がロータ20に予圧された状態で当接している。このように磁石の反発作用で予圧されているベアリングボール310によってロータ20が支持されることにより、例えばステータ10が外部から衝撃を受けたときや、ロータ20が急停止、あるいは進行方向回転方向を変更するときなどにおいても、ロータ20とステータ10とが接触せず、かつ、ロータ20とステータ10との間隔が一定に保たれる。さて、その軸受32を構成する2つの永久磁石370,380であるが、これら永久磁石は、同一の極性が互いの対向面間のギャップを隔てて対向配置されている。このような構成にあっては、永久磁石370,380のそれぞれの磁極の強さをm1、m2、両者間のギャップをGとした場合、反発力Fは、F=Km1m2/G2であり、両者間のギャップGの2乗に反比例することが知られているKは係数。したがって、第1の永久磁石370と第2の永久磁石380との間には、両者のギャップの2乗に反比例する反発力非線形な反発力が球面モータの径方向に沿って働くことになり、これはすなわち、第2の永久磁石380から発生する磁気力は、ステータ10とロータ20との間のギャップの大きさが小さくなるほど非線形に大きくなる特性を有しているということになる。このため、この非線形な反発力が保持部材320を介してベアリングボール310に伝わり、ベアリングボール310はその反発力と同じ大きさの力でロータ20に予圧されて当接し、この状態で常にロータ20が回転自在に支持される。3一実施形態の変形例上記一実施形態においては、第2の永久磁石380を廃止し、同じ箇所に、軸381が固定される非磁性の部材を配した変形例を採用することができる。すなわちこの変形例では、永久磁石は保持部材320の周囲の第1の永久磁石370のみとなる。また、第1の永久磁石370は、図5に示すように、周方向に沿って等分複数極この場合、4極で2極対の着磁となっている。このような第1の永久磁石370の周囲にコイルコア部301およびコイル341が配置されてなる磁極の場合、図6に示すように、第1の永久磁石370のコイルコア部301に対する相対移動量をXとすると、図7に示すように、移動量Xが比較的小さい範囲においては移動量Xの略2乗に比例した吸引力非線形な吸引力が第1の永久磁石370の移動方向球面モータの径方向に働く。ここで移動量Xは、第1の永久磁石370のうち、コイルコア部301の内周面とは対向しない部分コイルコア部301から外部側に突出している部分の長さであり、移動量Xは、ロータ20と突極面304との間のギャップが小さくなるほど大きくなる。すなわち、磁極から発生する磁気力は、ステータ10とロータ20との間のギャップの大きさが小さくなるほど非線形に大きくなる特性を有していることになる。この非線形な吸引力が保持部材320を介してベアリングボール310に伝わり、ベアリングボール310はその吸引力と同じ大きさの力でロータ20に予圧されて当接し、この状態で常にロータ20が回転自在に支持される。このような作用は、第1の永久磁石370の磁力が磁極31による電磁石よりも強い場合において、磁極31のコイル341に通電している場合と通電していない場合とにかかわらず、同等に起こる。その理由は、以下の磁界解析によって説明される。まず、コイル341が無通電の場合には、磁石を極N極、S極ごとに考えるのではなく、微小磁石節点の集合体として考える。図8は、第1の永久磁石370の周辺の磁束の流れおよび磁力を模式的に表わしており、第1の永久磁石370と磁極31のコイルコア部301の内周面とが対向しているエリアの節点では、図8でほぼ水平第1の永久磁石370の径方向に磁力が働く。一方、第1の永久磁石370とコイルコア部301とが対向しないエリアの節点では、近傍のコイルコア部301へ向かって図では左斜め下方磁力が働く。このため、第1の永久磁石370が、本実施形態のように対向するコイルコア部301からずれた状態に配置された場合には、主にずれた部分各節点がコイルコア部301の方向に移動しようとする力が働く。この磁界解析例は、第1の永久磁石370の外周を4極に着磁した場合であるが、他の着磁数であっても、発生する磁力に多少の差はあるものの発生する方向は同様である。一方、コイル341に通電した状態において磁極31がN極となった場合、磁極31から第1の永久磁石370のS極この場合、2箇所へは吸引方向の力が働き、N極この場合、2箇所へは反発方向の力が働く。いずれの方向も図8で水平方向第1の永久磁石370の径方向であり、第1の永久磁石370の中心には軸381があるため、第1の永久磁石370の径方向への移動は規制される。また、第1の永久磁石370においては中心軸対称の位置に同極が存在するため、磁極31への径方向の吸引力は相殺される。また、第1の永久磁石370の軸方向にもN極2箇所、S極2箇所であるから、軸方向球面モータの径方向への磁力は相殺され、発生しない。また、同様にコイル341に通電した状態において磁極31がS極となった場合、磁極31から第1の永久磁石370のN極この場合、2箇所へは吸引方向の力が働き、N極この場合、2箇所へは反発方向の力が働く。これにより、磁極31が上記のようにN極であった場合と同様に、第1の永久磁石370の径方向および軸方向の吸引力は相殺され、発生しない。以上により、第1の永久磁石370は、コイル341への通電時においてもコイル341への無通電時と同様に挙動し、ベアリングボール310は上記の非線形な吸引力と同じ大きさの力でロータ20に予圧されて当接する。また、コイル341に通電した場合、コイル341に流す電流により生じる磁束の通過量は磁極31の外周側ほど大きくなり、第1の永久磁石370との間で磁気的な相互作用を起こす磁極31の内周側では大きくはならない。このため、磁極31の内周部の実効的な磁力が第1の永久磁石370の磁力よりも弱く、このことからもコイル通電時は無通電時と同様に作用する。なお、上記実施形態においては、第1の永久磁石370は必ずしも円筒状である必要はなく、例えば、円周方向に対して複数のピースに分割されてなるものであってもよい。また、先の一実施形態における第2の永久磁石380についても同様のことが言える。"