结论：工作三年未签劳动合同，劳动者是否能要求双倍赔偿需综合考虑仲裁时效、劳动关系的性质及是否存在特殊情况。一般情况下，由于仲裁时效的限制，可能只能主张部分期间的双倍工资，且需及时收集证据并向劳动争议仲裁机构申请仲裁。以下是对此问题的详细分析：
一、法律依据与双倍工资规定
根据《中华人民共和国劳动合同法》的相关规定，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。这一规定旨在督促用人单位及时与劳动者签订书面劳动合同，以保障劳动者的合法权益。然而，若用人单位自用工之日起满一年仍未与劳动者订立书面劳动合同，则视为双方已订立无固定期限劳动合同，此时法律不再支持劳动者关于双倍工资的诉求，但劳动者可以主张自应当订立无固定期限劳动合同之日起的双倍工资（如果用人单位未依法订立）。
二、仲裁时效与双倍工资赔偿
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。对于未签劳动合同的情况，从应当支付双倍工资的最后一个月开始计算一年时效。因此，工作三年后才主张双倍工资赔偿，大部分请求可能已经超过仲裁时效。不过，具体还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。部分地区司法实践可能支持劳动者主张入职第二个月至第十二个月的二倍工资差额部分，即便整体诉求已部分超时效。
三、无固定期限劳动合同的认定与赔偿
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，虽然不能再主张自用工满一年后的双倍工资（除非用人单位未依法订立无固定期限合同），但劳动者享有无固定期限劳动合同所赋予的权益。若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，赔偿标准为每工作一年支付两个月工资。
四、特殊情况的考虑
如果劳动者因不可抗力等正当事由未能及时主张权利，仲裁时效可能会中断或中止。例如，劳动者因患病住院治疗、不可抗力导致无法行使权利等情形，可能构成时效中断或中止的法定事由。在这种情况下，劳动者仍有可能在时效内主张未签合同期间的双倍工资，但需提供充分证据证明时效中断或中止的情形。
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、工作邮件、聊天记录等，以便在需要时向劳动争议仲裁机构申请仲裁。
申请劳动仲裁：若协商无果，劳动者可向劳动争议仲裁机构申请仲裁，要求用人单位支付双倍工资差额、经济补偿金或补缴社会保险等。仲裁申请需在时效期内提出，并提交书面仲裁申请书及证据材料。
主张其他权益：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。若用人单位拒绝补签或存在其他违法行为（如未缴纳社保、拖欠工资等），劳动者可通过劳动仲裁或诉讼等途径维护自己的合法权益。
示例说明：假设劳动者于2020年1月入职某公司，至2023年1月仍未签订劳动合同。此时，劳动者可主张2020年2月至2020年12月期间的双倍工资差额（共11个月），但需在2021年12月前申请仲裁（假设无时效中断情形）。若劳动者在2023年1月才申请仲裁，则2020年2月至2021年12月期间的双倍工资请求可能因超时效而不被支持，但部分地区可能支持2021年1月至2021年12月期间的请求（需结合具体案情和地区司法实践判断）。
总结与建议：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，及时咨询专业律师（即向我咨询），了解自己的权益和维权途径，并在必要时采取合适的行动来保护自己的合法权益。