结论前置：工作三年未签劳动合同，劳动者通常无法再主张全部期间的双倍工资赔偿，但可能可以主张部分期间的双倍工资，具体需结合仲裁时效、劳动关系的性质及是否存在特殊情况来判断。
一、法律依据与双倍工资支付期限
根据《中华人民共和国劳动合同法》第八十二条的规定，用人单位自用工之日起超过一个月不满一年未与劳动者订立书面劳动合同的，应当向劳动者每月支付二倍的工资。这一规定明确了双倍工资的支付期限，即最长为十一个月，从用工之日起满一个月的次日至满一年的前一日。
二、仲裁时效与权利主张
仲裁时效期间：根据《中华人民共和国劳动争议调解仲裁法》第二十七条，劳动争议申请仲裁的时效期间为一年，从当事人知道或应当知道其权利被侵害之日起计算。对于未签劳动合同导致的双倍工资争议，仲裁时效一般从用人单位不签订书面劳动合同的违法行为结束之次日开始计算，即从用工满一年起算。
时效中断与中止：在特定情况下，如劳动者向用人单位主张权利、向有关部门请求权利救济或用人单位同意履行义务等，仲裁时效可能中断并重新计算。此外，因不可抗力或其他正当理由导致劳动者无法在时效期间内申请仲裁的，仲裁时效可能中止，并在中止原因消除后继续计算。
工作三年未签劳动合同的时效问题：若劳动者在工作三年后才主张双倍工资赔偿，由于大部分请求可能已经超过仲裁时效，实践中可能只有近一年的部分还在时效内（具体需结合实际情况判断）。不同地区法院和仲裁机构对时效的把握可能存在差异。
三、无固定期限劳动合同的认定与影响
用人单位自用工之日起满一年不与劳动者订立书面劳动合同的，视为双方已订立无固定期限劳动合同。此时，虽然劳动者不能再主张自用工满一年后的双倍工资，但享有无固定期限劳动合同所赋予的权益，如用人单位违法解除该合同，劳动者可主张相应的经济赔偿金。
四、特殊情况的考量
尽管一般情况下工作三年未签劳动合同的劳动者无法再主张全部期间的双倍工资，但在某些特殊情况下，如仲裁时效因特定事由中断、中止等，劳动者仍有可能主张部分双倍工资。然而，这需要劳动者提供充分的证据来证明劳动关系的存在以及仲裁时效中断、中止等情形的发生。
五、维护合法权益的建议
及时收集证据：劳动者应及时收集能证明劳动关系的证据，如工资支付记录、工作证、考勤记录等，以便在需要时向劳动争议仲裁机构申请仲裁。
主张部分双倍工资：若劳动者认为部分请求仍在仲裁时效内，可及时向劳动争议仲裁机构申请仲裁，主张该部分双倍工资。
要求补签书面劳动合同：即使无法要求双倍赔偿，劳动者仍有权要求用人单位补签书面劳动合同，并明确双方的权利义务关系。
寻求法律援助：劳动者在遇到复杂的劳动纠纷时，可直接向我咨询，以便更好地了解自己的权益和维权途径，并依法维护自身的合法权益。
示例说明：假设劳动者小李于2020年1月1日入职某公司，公司一直未与其签订书面劳动合同。那么，从2020年2月1日至2020年12月31日，公司应支付小李双倍工资。但自2021年1月1日起，视为公司与小李已订立无固定期限劳动合同，此后不再支付双倍工资。若小李在2023年才主张双倍工资赔偿，由于大部分请求已超过仲裁时效，可能只有2022年1月至2022年12月（假设此期间仍在时效内，具体需结合实际情况判断）的部分请求可能得到支持。
综上所述，工作三年未签劳动合同的情况下，劳动者能否要求双倍赔偿需根据具体情况判断。建议劳动者在面临此类问题时，及时向我咨询，以更好地维护自己的合法权益。